前端基础进阶(七):函数与函数式编程

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2017-02-23
原文链接:www.jianshu.com

函数:菜鸟收割者

纵观JavaScript中所有必须需要掌握的重点知识中,函数是我们在初学的时候最容易忽视的一个知识点。在学习的过程中,可能会有很多人、很多文章告诉你面向对象很重要,原型很重要,可是却很少有人告诉你,面向对象中所有的重点难点,几乎都与函数息息相关。

包括我之前几篇文章介绍的执行上下文,变量对象,闭包,this等,都是围绕函数来展开。

我知道很多人在学习中,很急切的希望自己快一点开始学习面向对象,学习模块,学习流行框架,然后迅速成为高手。但是我可以很负责的告诉你,关于函数的这些基础东西没理解到一定程度,那么你的学习进展一定是举步维艰的。

所以,大家一定要重视函数!

一、函数声明、函数表达式、匿名函数与自执行函数

关于函数在实际开发中的应用,大体可以总结为函数声明、函数表达式、匿名函数、自执行函数。

函数声明

我们知道,JavaScript中,有两种声明方式,一个是使用var的变量声明,另一个是使用function的函数声明。

前端基础进阶(三):变量对象详解中我有提到过,变量对象的创建过程中,函数声明比变量声明具有更为优先的执行顺序,即我们常常提到的函数声明提前。因此我们在执行上下文中,无论在什么位置声明了函数,我们都可以在同一个执行上下文中直接使用该函数。

fn();  // function

function fn() {
    console.log('function');
}

函数表达式

与函数声明不同,函数表达式使用了var进行声明,那么我们在确认他是否可以正确使用的时候就必须依照var的规则进行判断,即变量声明。我们知道使用var进行变量声明,其实是进行了两步操作。

// 变量声明
var a = 20;

// 实际执行顺序
var a = undefined;  // 变量声明,初始值undefined,变量提升,提升顺序次于function声明
a = 20;  // 变量赋值,该操作不会提升

同样的道理,当我们使用变量声明的方式来声明函数时,就是我们常常说的函数表达式。函数表达的提升方式与变量声明一致。

fn(); // 报错
var fn = function() {
    console.log('function');
}

上例子的执行顺序为:

var fn = undefined;   // 变量声明提升
fn();    // 执行报错
fn = function() {   // 赋值操作,此时将后边函数的引用赋值给fn
    console.log('function');
}

因此,由于声明方式的不同,导致了函数声明与函数表达式在使用上的一些差异需要我们注意,除此之外,这两种形式的函数在使用上并无不同。

关于上面例子中,函数表达式中的赋值操作,在其他一些地方也会被经常使用,我们清楚其中的关系即可。

在构造函数中添加方法
function Person(name) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    // 在构造函数内部中添加方法
    this.getAge = function() {
        return this.age;
    }
    this.
}
// 给原型添加方法
Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

// 在对象中添加方法
var a = {
    m: 20,
    getM: function() {
        return this.m;
    }
}

匿名函数

在上面我们大概讲述了函数表达式中的赋值操作。而匿名函数,顾名思义,就是指的没有被显示进行赋值操作的函数。它的使用场景,多作为一个参数传入另一个函数中。

var a = 10;
var fn = function(bar, num) {
    return bar() + num;
}

fn(function() {
    return a;
}, 20)

在上面的例子中,fn的第一个参数传入了一个匿名函数。虽然该匿名函数没有显示的进行赋值操作,我们没有办法在外部执行上下文中引用到它,但是在fn函数内部,我们将该匿名函数赋值给了变量bar,保存在了fn变量对象的arguments对象中。

// 变量对象在fn上下文执行过程中的创建阶段
VO(fn) = {
    arguments: {
        bar: undefined,
        num: undefined,
        length: 2
    }
}

// 变量对象在fn上下文执行过程中的执行阶段
// 变量对象变为活动对象,并完成赋值操作与执行可执行代码
VO -> AO

AO(fn) = {
    arguments: {
        bar: function() { return a },
        num: 20,
        length: 2
    }
}

由于匿名函数传入另一个函数之后,最终会在另一个函数中执行,因此我们也常常称这个匿名函数为回调函数。关于匿名函数更多的内容,我会在下一篇深入探讨柯里化的文章中进行更加详细讲解。

匿名函数的这个应用场景几乎承担了函数的所有难以理解的知识点,因此我们一定要对它的这些细节了解的足够清楚,如果对于变量对象的演变过程你还看不太明白,一定要回过头去看这篇文章:前端基础进阶(三):变量对象详解

函数自执行与块级作用域

在ES5中,没有块级作用域,因此我们常常使用函数自执行的方式来模仿块级作用域,这样就提供了一个独立的执行上下文,结合闭包,就为模块化提供了基础。

(function() {
   // ...
})();

一个模块往往可以包括:私有变量、私有方法、公有变量、公有方法。

根据作用域链的单向访问,外面可能很容易知道在这个独立的模块中,外部执行环境是无法访问内部的任何变量与方法的,因此我们可以很容易的创建属于这个模块的私有变量与私有方法。

(function() {
    // 私有变量
    var age = 20;
    var name = 'Tom';

    // 私有方法
    function getName() {
        return `your name is ` + name;
    }
})();

但是共有方法和变量应该怎么办?大家还记得我们前面讲到过的闭包的特性吗?没错,利用闭包,我们可以访问到执行上下文内部的变量和方法,因此,我们只需要根据闭包的定义,创建一个闭包,将你认为需要公开的变量和方法开放出来即可。

如果你对闭包了解不够,前端基础进阶(四):详细图解作用域链与闭包应该可以帮到你。

(function() {
    // 私有变量
    var age = 20;
    var name = 'Tom';


    // 私有方法
    function getName() {
        return `your name is ` + name;
    }


    // 共有方法
    function getAge() {
        return age;
    }

    // 将引用保存在外部执行环境的变量中,形成闭包,防止该执行环境被垃圾回收
    window.getAge = getAge;
})();

当然,闭包在模块中的重要作用,我们也在讲解闭包的时候已经强调过,但是这个知识点真的太重要,需要我们反复理解并且彻底掌握,因此为了帮助大家进一步理解闭包,我们来看看jQuery中,是如何利用我们模块与闭包的。

// 使用函数自执行的方式创建模块
(function(window, undefined) {

    // 声明jQuery构造函数
     var jQuery = function(name) {

        // 主动在构造函数中,返回一个jQuery实例
         return new jQuery.fn.init(name);
     }

    // 添加原型方法
     jQuery.prototype = jQuery.fn = {
         constructor: jQuery,
         init:function() { ... },
         css: function() { ... }
     }
     jQuery.fn.init.prototype = jQuery.fn;

    // 将jQuery改名为$,并将引用保存在window上,形成闭包,对外开发jQuery构造函数,这样我们就可以访问所有挂载在jQuery原型上的方法了
     window.jQuery = window.$ = jQuery;
 })(window);

// 在使用时,我们直接执行了构造函数,因为在jQuery的构造函数中通过一些手段,返回的是jQuery的实例,所以我们就不用再每次用的时候在自己new了
$('#div1');

在这里,我们只需要看懂闭包与模块的部分就行了,至于内部的原型链是如何绕的,为什么会这样写,我在讲面向对象的时候会为大家慢慢分析。举这个例子的目的所在,就是希望大家能够重视函数,因为在实际开发中,它无处不在。

接下来我要分享一个高级的,非常有用的模块的应用。当我们的项目越来越大,那么需要保存的数据与状态就越来越多,因此,我们需要一个专门的模块来维护这些数据,这个时候,有一个叫做状态管理器的东西就应运而生。对于状态管理器,最出名的,我想非redux莫属了。虽然对于还在学习中的大家来说,redux是一个有点高深莫测的东西,但是在我们学习之前,可以先通过简单的方式,让大家大致了解状态管理器的实现原理,为我们未来的学习奠定坚实的基础。

先来直接看代码。

// 自执行创建模块
(function() {
    // states 结构预览
    // states = {
    //     a: 1,
    //     b: 2,
    //     m: 30,  
    //     o: {}
    // }
    var states = {};  // 私有变量,用来存储状态与数据

    // 判断数据类型
    function type(elem) {
        if(elem == null) {
            return elem + '';
        }
        return toString.call(elem).replace(/[\[\]]/g, '').split(' ')[1].toLowerCase();
    }


    /**
     * @Param name 属性名
     * @Description 通过属性名获取保存在states中的值
    */
    function get(name) {
        return states[name] ? states[name] : '';
    }

    function getStates() {
        return states;
    }

    /*
    * @param options {object} 键值对
    * @param target {object} 属性值为对象的属性,只在函数实现时递归中传入
    * @desc 通过传入键值对的方式修改state树,使用方式与小程序的data或者react中的setStates类似
    */
    function set(options, target) {
        var keys = Object.keys(options);
        var o = target ? target : states;

        keys.map(function(item) {
            if(typeof o[item] == 'undefined') {
                o[item] = options[item];
            }
            else {
                type(o[item]) == 'object' ? set(options[item], o[item]) : o[item] = options[item];
            }
            return item;
        })
    }

    // 对外提供接口
    window.get = get;
    window.set = set;
    window.getStates = getStates;
})()

// 具体使用如下

set({ a: 20 });     // 保存 属性a
set({ b: 100 });    // 保存属性b
set({ c: 10 });     // 保存属性c

// 保存属性o, 它的值为一个对象
set({ 
    o: {
        m: 10,
        n: 20
    }
})

// 修改对象o 的m值
set({
    o: {
        m: 1000
    }
})

// 给对象o中增加一个c属性
set({
    o: {
        c: 100
    }
})
console.log(getStates())

demo实例在线地址

我之所以说这是一个高级应用,是因为在单页应用中,我们很可能会用到这样的思路。根据我们提到过的知识,理解这个例子其实很简单,其中的难点估计就在于set方法的处理上,因为为了具有更多的适用性,因此做了很多适配,用到了递归等知识。如果你暂时看不懂,没有关系,知道如何使用就行了,上面的代码可以直接运用于实际开发。记住,当你需要保存的状态太多的时候,你就想到这一段代码就行了。

函数自执行的方式另外还有其他几种写法,诸如!function(){}()+function(){}()

二、函数参数传递方式:按值传递

还记得基本数据类型与引用数据类型在复制上的差异吗?基本数据类型复制,是直接值发生了复制,因此改变后,各自相互不影响。但是引用数据类型的复制,是保存在变量对象中的引用发生了复制,因此复制之后的这两个引用实际访问的实际是同一个堆内存中的值。当改变其中一个时,另外一个自然也被改变。如下例。

var a = 20;
var b = a;
b = 10;
console.log(a);  // 20

var m = { a: 1, b: 2 }
var n = m;
n.a = 5;
console.log(m.a) // 5

当值作为函数的参数传递进入函数内部时,也有同样的差异。我们知道,函数的参数在进入函数后,实际是被保存在了函数的变量对象中,因此,这个时候相当于发生了一次复制。如下例。

var a = 20;

function fn(a) {
    a = a + 10;
    return a;
}

console.log(a); // 20
var a = { m: 10, n: 20 }
function fn(a) {
    a.m = 20;
    return a;
}

fn(a);
console.log(a);   // { m: 20, n: 20 }

正是由于这样的不同,导致了许多人在理解函数参数的传递方式时,就有许多困惑。到底是按值传递还是按引用传递?实际上结论仍然是按值传递,只不过当我们期望传递一个引用类型时,真正传递的,只是这个引用类型保存在变量对象中的引用而已。为了说明这个问题,我们看看下面这个例子。

var person = {
    name: 'Nicholas',
    age: 20
}

function setName(obj) {  // 传入一个引用
    obj = {};   // 将传入的引用指向另外的值
    obj.name = 'Greg';  // 修改引用的name属性
}

setName(person);
console.log(person.name);  // Nicholas 未被改变

在上面的例子中,如果person是按引用传递,那么person就会自动被修改为指向其name属性值为Gerg的新对象。但是我们从结果中看到,person对象并未发生任何改变,因此只是在函数内部引用被修改而已。

四、函数式编程

虽然JavaScript并不是一门纯函数式编程的语言,但是它使用了许多函数式编程的特性。因此了解这些特性可以让我们更加了解自己写的代码。

函数是第一等公民

所谓"第一等公民"(first class),指的是函数与其他数据类型一样,处于平等地位,可以赋值给其他变量,也可以作为参数,传入另一个函数,或者作为别的函数的返回值。这些场景,我们应该见过很多。

var a = function foo() {}  // 赋值
function fn(function() {}, num) {}   // 函数作为参数

// 函数作为返回值
function var() {
    return function() {
        ... ...
    }
}

只用"表达式",不用"语句"

"表达式"(expression)是一个单纯的运算过程,总是有返回值;"语句"(statement)是执行某种操作,没有返回值。函数式编程要求,只使用表达式,不使用语句。也就是说,每一步都是单纯的运算,而且都有返回值。

了解这一点,可以让我们自己在封装函数的时候养成良好的习惯。借助这个特性,我们在学习其他API的时候,了解函数的返回值也是一个十分重要的习惯。

没有"副作用"

所谓"副作用"(side effect),指的是函数内部与外部互动(最典型的情况,就是修改全局变量的值),产生运算以外的其他结果。

函数式编程强调没有"副作用",意味着函数要保持独立,所有功能就是返回一个新的值,没有其他行为,尤其是不得修改外部变量的值。

即所谓的只要是同样的参数传入,返回的结果一定是相等的。

闭包

闭包是函数式编程语言的重要特性,我也在前面几篇文章中说了很多关于闭包的内容。这里不再赘述。

柯里化

理解柯里化稍微有点难,我在下一篇文章里专门单独来深入分析。

五、函数封装

在我们自己封装函数时,最好尽量根据函数式编程的特点来编写。当然在许多情况下并不能完全做到,比如函数中我们常常会利用模块中的私有变量等。

普通封装

function add(num1, num2) {
    return num1 + num2;
}

add(20, 10); // 30

挂载在对象上

if(typeof Array.prototype.add !== 'function') {
  Array.prototype.add = function() {
    var i = 0,
        len = this.length,
        result = 0;

    for( ; i < len; i++) {
        result += this[i]
    }
    return result;
  }
}

[1, 2, 3, 4].add() // 10

修改数组对象的例子,常在面试中被问到类似的,但是并不建议在实际开发中扩展原生对象。与普通封装不一样的是,因为挂载在对象的原型上我们可以通过this来访问对象的属性和方法,所以这种封装在实际使用时会有许多的难点,因此我们一定要掌握好this。

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