ES5 只有全局作用域
和函数作用域
,没有块级作用域
,这带来很多不合理的场景。
第一种场景
内层变量可能会覆盖外层变量。
var tmp = new Date();
function f() {
console.log(tmp);
if (false) {
var tmp = 'hello world';
}
}
f(); // undefined
上面代码的原意是,if
代码块的外部使用外层的tmp
变量,内部使用内层的tmp
变量。
但是,函数f
执行后,输出结果为undefined
,原因在于变量提升,导致内层的tmp
变量覆盖了外层的tmp
变量。
第二种场景
用来计数的循环变量泄露为全局变量。
var s = 'hello';
for (var i = 0; i < s.length; i++) {
console.log(s[i]);
}
console.log(i); // 5
上面代码中,变量i
只用来控制循环,但是循环结束后,它并没有消失,泄露成了全局变量。
let
实际上为 JavaScript
新增了块级作用域
。
function f1() {
let n = 5;
if (true) {
let n = 10;
}
console.log(n); // 5
}
上面的函数有两个代码块,都声明了变量n
,运行后输出 5
。这表示外层代码块
不受内层代码块
的影响。
如果两次都使用var
定义变量n
,最后输出的值才是 10
。
ES6 允许块级作用域的任意嵌套
上面代码使用了一个五层的块级作用域。
{{{{{let insane = 'Hello World'}}}}};
外层作用域
无法读取内层作用域
的变量。
{
{let insane = 'Hello World'}
console.log(insane); // 报错
};
内层作用域可以定义外层作用域的同名变量
{
let insane = 'Hello World';
{let insane = 'Hello World'}
};
块级作用域
的出现,实际上使得获得广泛应用的立即执行函数表达式(IIFE)
不再必要了。
// IIFE 写法
(function () {
var tmp = ...;
...
}());
// 块级作用域写法
{
let tmp = ...;
...
}
ES5中函数声明
函数
能不能在块级作用域
之中声明?这是一个相当令人混淆的问题。
ES5
规定,函数只能在顶层作用域
和函数作用域
之中声明,不能在块级作用域
声明。
// 情况一
if (true) {
function f() {}
}
// 情况二
try {
function f() {}
} catch(e) {
// ...
}
上面两种函数声明,根据 ES5
的规定都是非法的。
但是,浏览器没有遵守这个规定,为了兼容以前的旧代码,还是支持在块级作用域
之中声明函数
,因此上面两种情况实际都能运行,不会报错。
function f() { console.log('I am outside!'); }
(function () {
if (false) {
// 重复声明一次函数f
function f() { console.log('I am inside!'); }
}
f();
}());
上面代码在 ES5
中运行,会得到I am inside!
,因为在if
内声明的函数f
会被提升到函数头部
,实际运行的代码如下。
// ES5 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }
(function () {
function f() { console.log('I am inside!'); }
if (false) {
}
f();
}());
ES6中函数声明
ES6
引入了块级作用域
,明确允许在块级作用域之中声明函数。ES6
规定,块级作用域
之中,函数声明
语句的行为类似于let
,在块级作用域
之外不可引用。
// 浏览器的 ES6 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }
(function () {
if (false) {
// 重复声明一次函数f
function f() { console.log('I am inside!'); }
}
f();
}());
// Uncaught TypeError: f is not a function
符合 ES6
的浏览器中运行,理论上会得到I am outside!
。因为块级作用域
内声明的函数类似于let
,对作用域之外没有影响。
但是,如果你真的在 ES6
浏览器中运行一下上面的代码,是会报错的,这是为什么呢?
因为实际运行的是下面的代码。
// 浏览器的 ES6 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }
(function () {
var f = undefined;
if (false) {
function f() { console.log('I am inside!'); }
}
f();
}());
// Uncaught TypeError: f is not a function
原来,如果改变了块级作用域
内声明的函数的处理规则
,显然会对老代码
产生很大影响。
为了减轻因此产生的不兼容问题,ES6
在附录 B
里面规定,浏览器的实现可以不遵守上面的规定,有自己的行为方式
。
ES6中在块级作用域内声明函数规则
函数声明
类似于var
,即会提升到全局作用域
或函数作用域
的头部。函数声明
还会提升到所在的块级作用域
的头部
。注意,上面三条规则只对 ES6
的浏览器实现有效,其他环境的实现不用遵守,还是将块级作用域
的函数声明
当作let
处理。
根据这三条规则,在浏览器的 ES6
环境中,块级作用域
内声明的函数,行为类似于var
声明的变量。
考虑到环境导致的行为差异太大,应该避免在块级作用域
内声明函数
。如果确实需要,也应该写成函数表达式
,而不是函数声明语句
。
块级作用域中函数声明需要使用大括号
ES6
的块级作用域
允许声明函数
的规则,只在使用大括号
的情况下成立,如果没有使用大括号
,就会报错。
// 不报错
'use strict';
if (true) {
function f() {}
}
// 报错
'use strict';
if (true)
function f() {}
我们知道ES6
之前没有块级作用域
,只有全局作用域
和函数作用域
。
JS
在执行脚本之前会先解析代码
,在解析
的时候会创建一个全局执行上下文,并将其中的变量
、函数
都先拿出来,并给它们提前在内存
中开辟好空间,变量暂时赋值为undefined
,函数
则会提前声明,整个存储在内存中,这一步做完了再正式执行
程序。
函数在执行
的时候同理,也会先解析
代码,创建一个函数执行上下文
,将其中的变量
、函数
提前准备好。
console.log(a); // undefined
var a = 1;
test(); // test is running
function test(){
console.log('test is running')
}
b=2;
所以,当执行console.log(a)
的时候,JS解析器
已经提前把a
定义好并赋值为undefined
。可以在函数定义前就调用。
我们在使用变量
或函数
的时候,理解什么时候被初始化值
的是至关重要。
变量提升
是指在声明
一个变量
之前就使用了变量
,在全局作用域
中,只有使用var
关键字声明
的变量
才会变量提升
,变量提升
的时候浏览器
只知道有这么一个变量
。
但你下面定义的值还没有赋值
给这个变量
,这时候·的值是undefined
的,等到浏览器执行到下面的代码的时候才是一个赋值
的过程。
所以变量提升
的时候没有初始化值。用var
声明变量
的时候会给window
增加一个相同变量名
的属性
,所以你也可以通过属性名
的方式获取这个变量
的值,当没有使用任何关键字声明
时,只是给一个变量
赋值时,变量
也相当于给window
增加一个相同变量名
的属性
。
定义一个函数可以使用函数声明
和函数表达式
,这两种方式在提升的时候也是有区别的,函数声明
会提升到作用域
的顶部
,在提升
的时候会分配一个内存空间
,变量
指向这个函数的内存空间
。
所以在定义一个函数
之前是可以执行这个函数
的,函数声明
的方式定义函数会提升。而函数表达式
就跟变量提升
,仅仅只是声明
,并没有给其赋值
。
// 函数声明语句
{
let a = 'secret';
function f() {
return a;
}
}
// 函数表达式
{
let a = 'secret';
let f = function () {
return a;
};
}
暂时性死区
(temporal dead zone,简称 TDZ),ES6
明确规定,如果区块中存在let
和const
命令,这个区块
对这些命令声明的变量
,从一开始就形成了封闭作用域
。凡是在声明
之前就使用
这些变量,就会报错。
暂时性死区
的本质就是,只要一进入当前作用域
,所要使用的变量
就已经存在了,但是不可获取
,只有等到声明变
量的那一行代码出现,才可以获取
和使用
该变量
。
ES6
规定暂时性死区
和let
、const
语句不出现变量提升
,主要是为了减少运行时错误,防止在变量声明前就使用这个变量,从而导致意料之外的行为。
这样的错误在 ES5
是很常见的,现在有了这种规定,避免此类错误就很容易了。
ES5
只有两种声明变量的方法:var
命令和function
命令。
ES6
除了添加let
和const
命令,后面章节还会提到,另外两种声明变量的方法:import
命令和class
命令。
所以,ES6
一共有 6 种声明变量的方法。
ES5
的顶层对象
,本身也是一个问题,因为它在各种实现里面是不统一的。
浏览器里面,顶层对象是window
,但 Node
和 Web Worker
没有window
。
浏览器和 Web Worker
里面,self
也指向顶层对象,但是 Node
没有self
。
Node
里面,顶层对象是global
,但其他环境都不支持。
同一段代码为了能够在各种环境
,都能取到顶层对象
,现在一般是使用this
变量,但是有局限性。
全局环境
中,this
会返回顶层对象
。但是,Node
模块和 ES6
模块中,this
返回的是当前模块
。
函数里面的this
,如果函数不是作为对象
的方法运行
,而是单纯作为函数
运行,this
会指向顶层对象
。但是,严格模式
下,这时this
会返回undefined
。
不管是严格模式
,还是普通模式
,new Function('return this')()
,总是会返回全局对象
。
但是,如果浏览器用了 CSP
(Content Security Policy
,内容安全策略
),那么eval
、new Function
这些方法都可能无法使用。
综上所述,很难找到一种方法,可以在所有情况下,都取到顶层对象
。下面是两种勉强可以使用的方法。
// 方法一
(typeof window !== 'undefined'
? window
: (typeof process === 'object' &&
typeof require === 'function' &&
typeof global === 'object')
? global
: this);
// 方法二
var getGlobal = function () {
if (typeof self !== 'undefined') { return self; }
if (typeof window !== 'undefined') { return window; }
if (typeof global !== 'undefined') { return global; }
throw new Error('unable to locate global object');
};
现在有一个提案
,在语言标准的层面,引入global
作为顶层对象
。也就是说,在所有环境下,global
都是存在的,都可以从它拿到顶层对象
。
垫片库system.global
模拟了这个提案
,可以在所有环境拿到global
。
// CommonJS 的写法
require('system.global/shim')();
// ES6 模块的写法
import shim from 'system.global/shim'; shim();
上面代码可以保证各种环境里面,global
对象都是存在的。
// CommonJS 的写法
var global = require('system.global')();
// ES6 模块的写法
import getGlobal from 'system.global';
const global = getGlobal();
上面代码将顶层对象放入变量global
。
顶层对象,在浏览器环境指的是window
对象,在 Node
指的是global
对象。ES5
之中,顶层对象
的属性与全局变量
是等价的。
window.a = 1;
a // 1
a = 2;
window.a // 2
上面代码中,顶层对象
的属性
赋值与全局变量
的赋值
,是同一件事。
顶层对象
的属性与全局变量挂
钩,被认为是 JavaScript
语言最大的设计败笔之一。
这样的设计带来了几个很大的问题
首先是没法在编译时就报出变量未声明的错误,只有运行时才能知道(因为全局变量可能是顶层对象的属性创造的,而属性的创造是动态的);
其次,程序员很容易不知不觉地就创建了全局变量(比如打字出错);最后,顶层对象的属性是到处可以读写的,这非常不利于模块化编程。
另一方面,window对象有实体含义,指的是浏览器的窗口对象,顶层对象是一个有实体含义的对象,也是不合适的。
ES6
为了改变这一点,一方面规定,为了保持兼容性,var命令
和function命令
声明的全局变量
,依旧是顶层对象
的属性
;
另一方面规定,let命令
、const命令
、class命令
声明的全局变量
,不属于顶层对象
的属性
。
也就是说,从 ES6
开始,全局变量
将逐步与顶层对象
的属性
脱钩。
var a = 1;
// 如果在 Node 的 REPL 环境,可以写成 global.a
// 或者采用通用方法,写成 this.a
window.a // 1
let b = 1;
window.b // undefined
上面代码中,全局变量a
由var
命令声明,所以它是顶层对象
的属性
;
全局变量b
由let命令
声明,所以它不是顶层对象
的属性
,返回undefined
。