深入理解JavaScript系列（19）：求值策略(Evaluation strategy)

介紹

本章，我們將講解在ECMAScript向函數function傳遞參數的策略。

電腦科學裡對這種策略一般稱為“evaluation strategy”（大叔註：有的人說翻譯成求值策略，有的人翻譯成賦值策略，通看下面的內容，我覺得稱為賦值策略更為恰當，anyway，標題還是寫成大家容易理解的求值策略吧），例如在程式設計語言為求值或者計算運算式設定規則。向函數傳遞參數的策略是一個特殊的case。

http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-8-evaluation-strategy/

寫這篇文章的原因是因為論壇上有人要求準確解釋一些傳參的策略，我們這裡給出了相應的定義，希望對大家有所協助。

很多程式員都確信在JavaScript中（甚至其它一些語言)，對象是按引用傳參，而原始實值型別按值傳參，此外，很多文章都說到這個“事實”，但有多人真正理解這個術語，而且又有多少是正確的?我們本篇講逐一講解。

一般理論

需要注意到，在賦值理論裡一般有2中賦值策略：嚴格——意思是說參數在進入程式之前是經過計算過的；非嚴格——意思是參數的計算是根據計算要求才去計算（也就是相當於延遲計算）。

然後，這裡我們考慮基本的函數傳參策略，從ECMAScript出發點來說是非常重要的。首先需要注意的是，在ECMAScript中（甚至其他的語如，C，JAVA，Python和Ruby中）都使用了嚴格的參數傳遞策略。

另外傳遞參數的計算順序也是很重要的——在ECMAScript是左到右，而且其它語言實現的反省順序（從右向做）也是可以用的。

嚴格的傳參策略也分為幾種子策略，其中最重要的一些策略我們在本章詳細討論。

下面討論的策略不是全部都用在ECMAScript中，所以在討論這些策略的具體行為的時候，我們使用了虛擬碼來展示。

按值傳遞

按值傳遞，很多開發人員都很瞭解了，參數的值是調用者傳遞的對象值的拷貝(copy of value），函數內部改變參數的值不會影響到外面的對象（該參數在外面的值），一般來說，是重新分配了新記憶體(我們不關注分配記憶體是怎麼實現的——也是 是棧也許是動態記憶體分配），該新記憶體塊的值是外部對象的拷貝，並且它的值是用到函數內部的。

bar = 10

procedure foo(barArg):
  barArg = 20;
end

foo(bar)

// foo內部改變值不會影響內部的bar的值
print(bar) // 10

但是，如果該函數的參數不是原始值而是複雜的結構對象是時候，將帶來很大的效能問題，C++就有這個問題，將結構作為值傳進函數的時候——就是完整的拷貝。

我們來給一個一般的例子，用下面的賦值策略來檢驗一下，想想一下一個函數接受2個參數，第1個參數是對象的值，第2個是個布爾型的標記，用來標記是否完全修改傳入的對象（給對象重新賦值），還是只修改該對象的一些屬性。

// 註：以下都是虛擬碼，不是JS實現
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

procedure foo(barArg, isFullChange):

if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

foo(bar)

// 按值傳遞，外部的對象不被改變
print(bar) // {x: 10, y: 20}
 
// 完全改變對象（賦新值）
foo(bar, true)

//也沒有改變
print(bar) // {x: 10, y: 20}, 而不是{z: 1, q: 2}

按引用傳遞

另外一個眾所周知的按引用傳遞接收的不是值拷貝，而是對象的隱式引用，如該對象在外部的直接引用地址。函數內部對參數的任何改變都是影響該對象在函數外部的值，因為兩者引用的是同一個對象，也就是說：這時候參數就相當於外部對象的一個別名。

虛擬碼：

procedure foo(barArg, isFullChange):

if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

// 使用和上例相同的對象
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

// 按引用調用的結果如下： 
foo(bar)

// 對象的屬性值已經被改變了
print(bar) // {x: 100, y: 200}
 
// 重新賦新值也影響到了該對象
foo(bar, true)

// 此刻該對象已經是一個新對象了
print(bar) // {z: 1, q: 2}

該策略可以更有效地傳遞複雜物件，例如帶有大批量屬性的大結構對象。

按共用傳遞（Call by sharing）

上面2個策略大家都是知道的，但這裡要講的一個策略可能大家不太瞭解（其實是學術上的策略)。但是，我們很快就會看到這正是它在ECMAScript中的參數傳遞戰略中起著關鍵作用的策略。

這個策略還有一些代名詞：“按對象傳遞”或“按對象共用傳遞”。

該策略是1974年由Barbara Liskov為CLU程式設計語言提出的。

該策略的要點是：函數接收的是對象對於的拷貝（副本），該引用拷貝和形參以及其值相關聯。

這裡出現的引用，我們不能稱之為“按引用傳遞”，因為函數接收的參數不是直接的對象別名，而是該引用地址的拷貝。

最重要的區別就是：函數內部給參數重新賦新值不會影響到外部的對象（和上例按引用傳遞的case），但是因為該參數是一個地址拷貝，所以在外面訪問 和裡面訪問的都是同一個對象（例如外部的該對象不是想按值傳遞一樣完全的拷貝),改變該參數對象的屬性值將會影響到外部的對象。

procedure foo(barArg, isFullChange):

if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

//還是使用這個對象結構
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

// 按貢獻傳遞會影響對象 
foo(bar)

// 對象的屬性被修改了
print(bar) // {x: 100, y: 200}
 
// 重新賦值沒有起作用
foo(bar, true)

// 依然是上面的值
print(bar) // {x: 100, y: 200}

這個處理的假設前提是大多數語言裡用到的對象，而不是原始值。

按共用傳遞是按值傳遞的特例

按共用傳遞這個策略很很多語言裡都使用了：Java, ECMAScript, Python, Ruby, Visual Basic等。此外，Python社區已經使用了這個術語，至於其他語言也可以用這個術語，因為其他的名稱往往會讓大家感覺到混亂。大多數情況下，例如在 Java，ECMAScript或Visual Basic中，這一策略也稱之為按值傳遞——意味著：特殊值——引用拷貝（副本）。

一方面，它是這樣的——傳遞給函數內部用的參數僅僅是綁定值（引用地址）的一個名稱，並不會影響外部的對象。

另一方面，如果不深入研究，這些術語真的被認為吃錯誤的，因為很多論壇都在說如何將對象傳遞給JavaScript函數）。

一般理論確實有按值傳遞的說法：但這時候這個值就是我們所說的地址拷貝（副本），因此並沒喲破壞規則。

在Ruby中，這個策略稱為按引用傳遞。再說一下：它不是按照大結構的拷貝來傳遞（例如，不是按值傳遞),而另一方面，我們沒有處理原始對象的引用，並且不能修改它；因此，這個跨術語的概念可能更會造成混亂。

理論裡沒有像按值傳遞的特殊case一樣來面試按引用傳遞的特殊case。

但依然有必要瞭解這些策略在上述提到的技術中（Java, ECMAScript, Python, Ruby, other），實際上——他們用的策略就是按共用傳遞。

按共用與指標

對於С/С+ +，這個策略在思想上和按指標值傳遞是一樣的，但有一個重要的區別——該策略可以取值 (Dereference)指標以及完全改變對象。但在一般情況下，分配一個值（地址）指標到新的記憶體塊（即之前引用的記憶體塊保持不變）；通過指標改變對象屬性的話會影響阿東外部對象。

因此，和指標類別，我們可以明顯看到，這是按地址值傳遞。 在這種情況下，按共用傳遞只是“文法糖”，像指標賦值行為一樣（但不能取值 (Dereference)），或者像引用一樣修改屬性（不需要取值 (Dereference)操作），有時候，它可以被命名為“安全指標”。

然而，С/С+ +如果在沒有明顯指標的解引用的情況下，引用對象屬性的時候，還具有特殊的文法糖：

obj->x instead of (*obj).x

和C++關係最為緊密的這種意識形態可以從“智能指標”的實現中看到，例如，在 boost :: shared_ptr裡，重載了賦值操作符以及拷貝建構函式，而且還使用了對象的引用計數器，通過GC刪除對象。 這種資料類型，甚至有類似的名字- 共用_ptr。

ECMAScript實現

現在我們知道了ECMAScript中將對象作為參數傳遞的策略了——按共用傳遞：修改參數的屬性將會影響到外部，而重新賦值將不會影響到外部對象。但是，正如我們上面提到的，其中的ECMAScript開發人員一般都稱之為是：按值傳遞，只不過該值是引用地址的拷貝。

JavaScript發明人布倫丹·艾希也寫到了：傳遞的是引用的拷貝（地址副本）。所以論壇裡大家曾說的按值傳遞，在這種解釋下，也是對的。

更確切地說，這種行為可以理解為簡單的賦值，我們可以看到，內部是完全不同的對象，只不過引用的是相同的值——也就是地址副本。

ECMAScript代碼：

var foo = {x: 10, y: 20};
var bar = foo;

alert(bar === foo); // true
 
bar.x = 100;
bar.y = 200;

alert([foo.x, foo.y]); // [100, 200]

即兩個標識符（名稱綁定）綁定到記憶體中的同一個對象， 共用這個對象：

foo value: addr(0xFF) => {x: 100, y: 200} (address 0xFF) <= bar value: addr(0xFF)

而重新賦值分配，綁定是新的物件識別碼（新地址），而不影響已經先前綁定的對象 ：

bar = {z: 1, q: 2};

alert([foo.x, foo.y]); // [100, 200] – 沒改變
alert([bar.z, bar.q]); // [1, 2] – 但現在引用的是新對象

即現在foo和 bar，有不同的值和不同的地址:

foo value: addr(0xFF) => {x: 100, y: 200} (address 0xFF)
bar value: addr(0xFA) => {z: 1, q: 2} (address 0xFA)

再強調一下，這裡所說對象的值是地址（address），而不是對象結構本身，將變數賦值給另外一個變數——是賦值值的引用。因此兩個變數引用的是 同一個記憶體位址。下一個賦值卻是新地址，是解析與舊對象的地址綁定，然後綁定到新對象的地址上，這就是和按引用傳遞的最重要區別。

此外，如果只考慮ECMA-262標準所提供的抽象層次，我們在演算法裡看到的只有“值”這個概念，實現傳遞的“值”（可以是原始值，也可以是對象），但是按照我們上面的定義，也可以完全稱之為“按值傳遞”，因為引用地址也是值。

然而，為了避免誤解（為什麼外部對象的屬性可以在函數內部改變），這裡依然需要考慮實現層面的細節——我們看到的按共用傳遞，或者換句話講——按安全指標傳遞，而安全指標不可能去解除引用和改變對象的，但可以去修改該對象的屬性值。

術語版本

讓我們來定義ECMAScript中該策略的術語版本。

可以稱之為“按值傳遞”——這裡所說的值是一個特殊的case，也就是該值是地址副本（address copy）。從這個層面我們可以說：ECMAScript中除了異常之外的對象都是按值傳遞的，這實際上是ECMAScript抽象的層面。

或針對這種情況下，專門稱之為“按共用傳遞”，通過這個正好可以看到傳統的按值傳遞和按引用傳遞的區別，這種情況，可以分成2個種情況：1：原始值按值傳遞；2：對象按共用傳遞。

“通過參考型別將對象到函數”這句話和ECMAScript無關，而且它是錯誤的。

結論

我希望這篇文章有助於宏觀上瞭解更多細節，以及在ECMAScript中的實現。一如既往，如果有任何問題，歡迎討論。

其它參考

• Evaluation strategy
• Call by value
• Call by reference
• Call by sharing

轉自：湯姆大叔