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[译] ES6:理解参数默认值的实现细节

在这篇文章中我们会介绍另一个 ES6 的特性,带默认值的函数参数。正如我们将看到的,有一些微妙的案例。

以前的默认参数值是通过以下几种可选方式手动处理的:

function log(message, level) {
  level = level || 'warning';
  console.log(level, ': ', message);
}
 
log('low memory'); // warning: low memory
log('out of memory', 'error'); // error: out of memory
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为了避免参数未传递的情况,通常可以看到 typeof 检查:

if (typeof level == 'undefined') {
  level = 'warning';
}
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有时,你也可以检查 arguments.length

if (arguments.length == 1) {
  level = 'warning';
}
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所有这些方法都行之有效,但是,它们太偏向手动了,并且不够抽象。ES6 标准化了一种句法结构,在函数头直接定义了参数默认值。

ES6 默认值:基本实例

许多语言都存在默认参数值,所以大多数开发人员应该熟悉它的基本形式:

function log(message, level = 'warning') {
  console.log(level, ': ', message);
}
 
log('low memory'); // warning: low memory
log('out of memory', 'error'); // error: out of memory
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这种默认参数用法相当随意,但是却很方便。接下来,让我们深入实现细节来理清默认参数可能带来的困惑。

实现细节

以下是一些关于 ES6 函数默认参数值的实现细节。

执行阶段的重新计值

一些其他语言(例如 Python)会在定义阶段对默认参数进行一次计值,相比之下,ECMAScript 则会在执行阶段计算默认参数值 —— 每次函数调用的时候。采用这种设计是为了避免与作为默认值的复杂对象混淆。思考下面的 Python 例子:

def foo(x = []):
  x.append(1)
  return x
 
# 我们可以看到默认值在函数定义时
# 只创建了一次,并且保存于
# 函数对象的属性中
print(foo.__defaults__) # ([],)
 
foo() # [1]
foo() # [1, 1]
foo() # [1, 1, 1]
 
# 正如我们所说的,原因是:
print(foo.__defaults__) # ([1, 1, 1],)
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为了避免这种情况,Python 开发者习惯将默认值定义为 None,并且显式检查这个值:

def foo(x = None):
  if x is None:
    x = []
  x.append(1)
  print(x)
 
print(foo.__defaults__) # (None,)
 
foo() # [1]
foo() # [1]
foo() # [1]
 
print(foo.__defaults__) # ([None],)
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但是,这与手动处理实际默认值的方式是一样不方便的,并且最初的案例让人感到疑惑。因此,为了避免这种情况,ECMAScript 会在每次函数执行时计算默认值:

function foo(x = []) {
  x.push(1);
  console.log(x);
}
 
foo(); // [1]
foo(); // [1]
foo(); // [1]
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一切都很好,很直观。接下来你会发现,如果我们不了解默认值的工作机制,ES 语义可能会让我们感到困惑。

外部作用域的遮蔽

思考下面的例子:

var x = 1;
 
function foo(x, y = x) {
  console.log(y);
}
 
foo(2); // 2,不是 1!
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正如我们看到的,上面的例子输出的 y2,不是 1。原因是参数中的 x 与全局的 x 不是同一个。由于执行阶段会计算默认值,在赋值 = x 发生的时候, x 已经在内部作用域被解析了,并且指向了 x 参数自身。具有相同名称的参数 x 遮蔽了全局变量,使得对来自默认值的 x 的所有访问都指向参数。

参数的 TDZ(暂时性死区)

ES6 提到了所谓的 TDZ(表示暂时性死区)—— 这是程序的一部分,在这个区域内变量或者参数在初始化(即接受一个值)之前将无法访问

就参数而言,一个参数不能以自身作为默认值

var x = 1;
 
function foo(x = x) { // 抛出错误!
  ...
}
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我们上面提到的赋值 = x 在参数作用域中解析 x ,遮蔽了全局 x 。 但是,参数 x 位于 TDZ 内,在初始化之前无法访问。因此,它无法初始化为自身。

注意,上面带有 y 的例子是有效的,因为 x 已经初始化(为隐式默认值 undefined)了。我们再来看一下:

function foo(x, y = x) { // 可行
  ...
}
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之所以可行,是因为 ECMAScript 中的参数是按照从左到右的顺序初始化的,我们已经有可供使用的 x 了。

我们提到参数已经与“内部作用域”相关联了,在 ES5 中我们可以假定是函数体的作用域。但是,它实际上更加复杂:它可能是一个函数的作用域,或者是一个为了存储参数绑定而特别创建的中间作用域。我们来思考一下。

特定的参数中间作用域

事实上,如果一些(至少有一个)参数具有默认值,ES6 会定义一个中间作用域用于存储参数,并且这个作用域与函数体的作用域不共享。这是与 ES5 存在主要区别的一个方面。我们用例子来证明:

var x = 1;
 
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  var x = 3;
  y(); // `x` 被共用了吗?
  console.log(x); // 没有,依然是 3,不是 2
}
 
foo();
 
// 并且外部的 `x` 也不受影响
console.log(x); // 1
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在这个例子中,我们有三个作用域:全局环境,参数环境,以及函数环境:

:  {x: 3} // 内部
-> {x: undefined, y: function() { x = 2; }} // 参数
-> {x: 1} // 全局
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我们可以看到,当函数 y 执行时,它在最近的环境(即参数环境)中解析 x,函数作用域对其并不可见。

转译为 ES5

如果我们要将 ES6 代码编译为 ES5,并看看这个中间作用域是怎样的,我们会得到下面的结果:

// ES6
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  var x = 3;
  y(); // `x` 被共用了吗?
  console.log(x); // 没有,依然是 3,不是 2
}
 
// 编译为 ES5
function foo(x, y) {
  // 设置默认值。
  if (typeof y == 'undefined') {
    y = function() { x = 2; }; // 现在可以清楚地看到,它更新了参数 `x`
  }
 
  return function() {
    var x = 3; // 现在可以清楚地看到,这个 `x` 来自内部作用域
    y();
    console.log(x);
  }.apply(this, arguments);
}
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参数作用域的源由

但是,设置这个参数作用域确切目的是什么?为什么我们不能像 ES5 那样与函数体共享参数?理由是:函数体中的同名变量不应该因为名字相同而影响到闭包绑定中的捕获行为

我们用下面的例子展示:

var x = 1;
 
function foo(y = function() { return x; }) { // 捕获 `x`
  var x = 2;
  return y();
}
 
foo(); // 是 1,不是 2
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如果我们在函数体的作用域中创建函数 y,它将会捕获内部的 x,也即 2。但显而易见,它应该捕获的是外部的 x,也即 1(除非它被同名参数遮蔽)。

同时,我们无法在外部作用域中创建函数,这意味着我们无法从这样的函数中访问参数。我们可以这样做:

var x = 1;
 
function foo(y, z = function() { return x + y; }) { // 可以看到 `x` 和 `y`
  var x = 3;
  return z();
}
 
foo(1); // 2,不是 4
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何时不会创建参数作用域

上述的语义与默认值的手动实现完全不同的:

var x = 1;
 
function foo(x, y) {
  if (typeof y == 'undefined') {
    y = function() { x = 2; };
  }
  var x = 3;
  y(); // `x` 被共用了吗?
  console.log(x); // 是的!2
}
 
foo();
 
// 外部的 `x` 依然不受影响
console.log(x); // 1
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现在有一个有趣的事实:如果一个函数没有默认值,它就不会创建这个中间作用域,并且会与一个函数环境中的参数绑定共享,即以 ES5 模式运行

为什么要这么复杂呢?为什么不总是创建参数作用域呢?这仅仅和优化有关吗?并非如此。确切地说,这是为了向下兼容 ES5:上述手动实现默认值的代码应该更新函数体中的 x(也就是参数自身,且位于相同作用域中)。

同时还要注意,那些重复声明只适用于 var 和函数。用 let 或者 const 重复声明参数是不行的:

function foo(x = 5) {
  let x = 1; // 错误
  const x = 2; // 错误
}
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undefined 检查

还要注意另一个有趣的事实,是否应用默认值,取决于对参数初始值(其赋值发生在一进入上下文时)的检查结果是否为值 undefined。我们来证明一下:

function foo(x, y = 2) {
  console.log(x, y);
}
 
foo(); // undefined, 2
foo(1); // 1, 2
 
foo(undefined, undefined); // undefined, 2
foo(1, undefined); // 1, 2
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通常,在编程语言中带默认值的参数在必需参数之后,但是,上述事实允许我们在 JavaScript 中使用如下结构:

function foo(x = 2, y) {
  console.log(x, y);
}
 
foo(1); // 1, undefined
foo(undefined, 1); // 2, 1
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解构组件的默认值

涉及默认值的另一个地方是解构组件的默认值。本文不会涉及解构赋值的主题,不过我们会展示一些小例子。不管是在函数参数中使用解构,还是上述的使用简单默认值,处理默认值的方式都是一样的:即在需要的时候创建两个作用域。

function foo({x, y = 5}) {
  console.log(x, y);
}
 
foo({}); // undefined, 5
foo({x: 1}); // 1, 5
foo({x: 1, y: 2}); // 1, 2
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尽管解构的默认值更加通用,不仅仅用于函数中:

var {x, y = 5} = {x: 1};
console.log(x, y); // 1, 5
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结论

希望这篇简短的笔记可以帮助解释 ES6 中默认值的细节。注意,在本文撰写的那一天(2014 年 8 月 21 日),默认值还没有得到真正的实现(它们都只是创建了一个与函数体共享的作用域),因为这个“第二作用域”是在最近才添加到标准草案里的。默认值一定会是一个很有用的特性,它将使我们的代码更加优雅和整洁。

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