JavaScript世界的一等公民 – 函數

簡介在很多傳統語言（C/C++/Java/C#等）中，函數都是作為一個二等公民存在，你只能用語言的關鍵字聲明一個函數然後調用它，如果需要把函數作為參數傳給另一個函數，或是賦值給一個本地變數，又或是作為傳回值，就需要通過函數指標(function pointer)、代理(delegate)等特殊的方式周折一番。而在JavaScript世界中函數卻是一等公民，它不僅擁有一切傳統函數的使用方式（聲明和調用），而且可以做到像簡單值一樣賦值、傳參、返回，這樣的函數也稱之為 第一級函數（First-class Function）。不僅如此，JavaScript中的函數還充當了類的建構函式的作用，同時又是一個Function類的執行個體(instance)。這樣的多重身份讓JavaScript的函數變得非常重要。一、JavaScript函數入門級JavaScript函數像一般語言一樣也是遵循先聲明後使用的原則，函數名只能包含 字母、數字、底線或$，且不能以數字開頭。函數常見的聲明方式有以下兩種：

// 直接聲明函數myfuncfunction myfunc(/* arguments */) {}// 把匿名函數賦值給本地變數myfuncvar myfunc = function(/* arguments */) {}
注意，上面兩種函式宣告方式存在細微的差別：第一種方式在聲明時就是一個命名的函數，無論是聲明在調用之前、調用之後，甚至是不會執行到的位置（例如return語句之後或是永遠不會為真的分支裡），都在整個範圍可訪問；第二種方式是通過把匿名函數賦值給變數的方式，嚴格意義上說這不是一個函數的聲明（function declaration）而是一個函數運算式（function expression），在賦值之前這個函數不能被任何代碼訪問到，也就是說這個賦值必須在調用之前完成，否則調用時會出現錯誤："TypeError:
 undefined is not a function"。例如：
myfunc1(); // 能夠正常調用，因為myfunc1採用直接聲明的方式function myfunc1() {}myfunc2(); // 出錯 TypeError: undefined is not a functionvar myfunc2 = function() {};
函數的基本調用方式與傳統語言相同用一對括弧調用: myfunc()。JavaScript的函數也支援直接或間接的遞迴(recursive)調用，例如經典的斐波那契函數用JavaScript可以這樣實現：
function fib(n) {  if (n == 1 || n == 2) {    return 1;  } else {    return fib(n - 2) + fib(n - 1);  }}
在JavaScript的函數可以處理變長參數，在函數內部都擁有一個名為arguments的局部變數，它是一個類數組（array-liked）的對象，裡麵包含了所有調用時傳入的參數，有length屬性工作表示參數的個數。例如：
function test() {  alert(arguments.length);}test(1); // 1test(1, 'a'); // 2test(true, [], {}); // 3
利用arguments可以實作類別似C語言printf的功能，也可以用來實現方法的多態。
二、JavaScript函數進階2.1 匿名函數和嵌套函數
在JavaScript可以聲明一個沒有名稱的函數，稱為匿名函數（Anonymouse Function）。同時JavaScript還允許在函數內部聲明函數，稱為嵌套函數（Nested Function），嵌套函數的範圍為整個父函數。在前面函式宣告的部分就看到了匿名函數和嵌套函數的一種用法，由於匿名函數沒有名稱，不會引入新的變數汙染上下文環境，而且會帶來新的變數範圍，因此匿名函數常被用來防止全域環境汙染。
JavaScript運行時中有一個特殊的全域環境（global object），這個對象上面存放全域的函數和變數，實際開發中經常會使用若干第三方的庫或多個js檔案，若不小心在全域對象引入重複的變數或函式宣告，則會造成代碼執行混亂。例如先後引入兩個js檔案，分別定義了自己的函數log作為內部使用，則第二引入的函數會覆蓋第一個的定義且不會拋出任何錯誤，在後續的執行中調用log函數可能會造成錯誤。這時候使用一個匿名函數將整個js內的邏輯封裝起來，就可以避免這種錯誤，這種方法已經被絕大多數開源js庫使用。
(function() { // 匿名函數function log(msg) {    console.log(msg);}// 其他代碼}()); // 立即執行
以上代碼就是一個簡單的樣本，log函數的範圍被限制在這個匿名函數之內，而匿名函數則因為被外面一對小括弧()包括起來，形成一個函數運算式，運算式的值是一個函數，緊接著一對小括弧表示立即執行這個函數，讓原有的代碼正常執行一次。不過，這種方式聲明的函數、通過var聲明的變數等等都是內部的，不能被任何匿名函數以外的代碼訪問到。如果你需要對外暴露一些函數作為介面的話有如下幾種方法：
var mylib = (function(global) {function log(msg) {  console.log(msg);}log1 = log;  // 法一：利用沒有var的變數聲明的預設行為，在log1成為全域變數（不推薦）global.log2 = log;  // 法二：直接在全域對象上添加log2屬性，賦值為log函數（推薦）return {  // 法三：通過匿名函數傳回值得到一系列介面函數集合對象，賦值給全域變數mylib（推薦）   log: log};}(window));
2.2 高階函數（High-order Function）如果函數作為參數或傳回值使用時，就稱為高階函數，JavaScript中的函數都可以作為高階函數來使用，這也是第一類函數的特徵。下面我們就分別分析一下這兩種使用方法。
function negative(n) {  return -n; // 取n的相反值}function square(n) {  return n*n; // n的平方}function process(nums, callback) {  var result = [];  for(var i = 0, length = nums.length; i < length; i++) {    result[i] = callback(nums[i]); // 對數組nums中的所有元素傳遞給callback進行處理，將傳回值作為結果儲存  }  return result;}var nums = [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4];var n_neg = process(nums, negative);// n_neg = [3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4];var n_square = process(nums, square);// n_square = [9, 4, 1, 0, 1, 4, 9, 16];
以上代碼展示了把函數作為參數傳入另一個函數process調用的樣本，在process函數的實現中，把callback作為一個黑盒子看待，負責把參數傳給它，然後擷取傳回值，在調用之前並不清楚callback的具體實現。只有當執行到20行和22行時，callback才被分別代表negative或square，分別對每個元素進行取相反值或平方值的操作。
function generator() {  var i = 0;  return function() {    return i++;  };}var gen1 = generator(); // 得到一個自然數產生器var gen2 = generator(); // 得到另一個自然數產生器var r1 = gen1(); // r1 = 0var r2 = gen1(); // r2 = 1var r3 = gen2(); // r3 = 0var r4 = gen2(); // r4 = 1
上面的代碼展示了把函數作為傳回值的樣本，generator是一個自然數產生器函數，傳回值是一個自然數產生函數。每次調用generator時都會把一個匿名函數作為結果返回，這個匿名函數在被實際調用時依次返回每個自然數。在generator裡的變數i在每次調用這個匿名函數時都會自增1，這其實就是一個閉包。下面我們來介紹一下閉包.2.3 閉包（Closure）閉包(Closure)並不是一個新鮮的概念，很多函數式語言中都使用了閉包。在JavaScript中，當你在內嵌函數中使用外部函數範圍內的變數時，就是使用了閉包。用一個常用的類比來解釋閉包和類（Class）的關係：類是帶函數的資料，閉包是帶資料的函數。閉包中使用的變數有一個特性，就是它們不在父函數返回時釋放，而是隨著閉包生命週期的結束而結束。比如像上一節中generator的例子，gen1和gen2分別使用了相互獨立的變數i（在gen1的i自增1的時候，gen2的i並不受影響，反之亦然），只要gen1或gen2這兩個變數沒有被JavaScript引擎記憶體回收，他們各自的變數i就不會被釋放。在JavaScript編程中，不知不覺就會使用到閉包，閉包的這個特性在帶來易用的同時，也容易帶來類似記憶體泄露的問題。例如：
var elem = document.getElementById('test');elem.addEventListener('click', function() {  alert('You clicked ' + elem.tagName);});
這段代碼的作用是點擊一個結點時顯示它的標籤名稱，它把一個匿名函數註冊為一個DOM結點的click事件處理函數，函數內引用了一個DOM對象elem，就形成了閉包。這就會產生一個循環參考，即：DOM->閉包->DOM->閉包...DOM對象在閉包釋放之前不會被釋放；而閉包作為DOM對象的事件處理函數存在，所以在DOM對象釋放前閉包不會釋放，即使DOM對象在DOM tree中刪除，由於這個循環參考的存在，DOM對象和閉包都不會被釋放。可以用下面的方法可以避免這種記憶體泄露：
var elem = document.getElementById('test');elem.addEventListener('click', function() {  alert('You clicked ' + this.tagName); // 不再直接引用elem變數});
上面這段代碼中用this代替elem（在DOM事件處理函數中this指標指向DOM元素本身），讓JS運行時不再認為這個函數中使用了父類的變數，因此不再形成閉包。
閉包還會帶來很多類似的記憶體泄露問題，只有在寫代碼的時候著重注意一下閉包，盡量避免此類的問題產生。2.4 類建構函式JavaScript的函數同時作為類的建構函式，因此只要聲明一個函數就可以使用new關鍵字建立類的執行個體。
function Person(name) {  this.name = name;  this.toString = function() {    return 'Hello, ' + this.name + '!';  };}var p = new Person('Ghostheaven');alert(p); // Hello, Ghostheaven!
在以上執行個體中Person函數作為類的建構函式使用，此時this指向新建立的執行個體對象，可以為執行個體增加屬性和方法，關於詳細的物件導向的JavaScript編程可以參考這篇文章。這裡我想要說的是，JavaScript函數作為類建構函式使用時的傳回值問題。
function MyClass(name) {  this.name = name;  return name;  // 建構函式的傳回值?}var obj1 = new MyClass('foo');var obj2 = MyClass('foo');var obj3 = new MyClass({});var obj4 = MyClass({});
上面的建構函式比較特別，有返回語句，那麼obj1~obj4分別指向什麼對象呢？實際結果是這樣的：
            

             
obj1 = MyClass對象
             
obj2 = 'foo'
             
obj3 = {}
             
obj4 = {}
            
具體原因這篇文章有解釋，本文不再贅述，由於帶傳回值的建構函式會產生奇怪的結果，因此不要在建構函式中調用有傳回值的返回語句（空return可以）。三、JavaScript函數妖怪級歡迎來到妖怪級函數授課區，在這裡會交給你如何淡定自如地面對老怪。。。
3.1 Function類在JavaScript運行時中有一個內建的類叫做Function，用function關鍵字聲明一個函數其實是建立Function類對象的一種簡寫形式，所有的函數都擁有Function類所有的方法，例如call、apply、bind等等，可以通過instanceof關鍵字來驗證這個說法。既然Function是一個類，那麼它的建構函式就是Function（它本身也是Function類的對象），應該可以通過new關鍵字來產生一個函數對象。第一個妖怪來了，那就是如何用Function類構造一個函數。Function的文法如下：
new Function ([arg1[, arg2[, ... argN]],] functionBody)
其中arg1, arg2, ... argN是字串，代表參數名稱，functionBody也是字串，表示函數體，前面的參數名稱是可多可少的，Function的建構函式會把最後一個參數當做函數體，前面的都當做參數處理。
var func1 = new Function('name', 'return "Hello, " + name + "!";');func1('Ghostheaven'); // Hello, Ghostheaven!
以上方法就通過Function構造了一個函數，這個函數跟其他用function關鍵字聲明的函數一模一樣。看到這兒，很多人可能會問為什麼需要這樣一個妖怪呢？“存在的即是合理的”，Function類有它獨特的用途，你可以利用它動態地產生各種函數邏輯，或者代替eval函數的功能，而且能保持當前環境不會被汙染*。3.2 自更新函數（Self-update Function）在很多語言中，函數一旦聲明過就不能再次聲明同名函數，否則會產生語法錯誤，而在JavaScript中的函數不僅可以重複聲明，而且還可以自己更新自己。自己吃自己的妖怪來了！
function selfUpdate() {  window.selfUpdate = function() {    alert('second run!');  };  alert('first run!');}selfUpdate(); // first run!selfUpdate(); // second run!
這種函數可以用於只運行一次的邏輯，在第一次運行之後就整個替換成一段新的邏輯。
小結JavaScript的函數灰常強大，在漂亮地解決很多問題的同時，也帶來很多負面問題。妖怪層級的函數使用方法通常是一些鮮為人知的用法，除非特別必要不要輕易使用，否則會造成代碼閱讀困難，影響團隊開發效率。
* 在新的ECMAScript中引入了strict 模式，在strict 模式下eval函數受到了很大的限制，也能夠保證環境不被汙染