深入理解JavaScript系列(4) 立即調用的函數運算式

前言
大家學JavaScript的時候，經常遇到自執行匿名函數的代碼，今天我們主要就來想想說一下自執行。
在詳細瞭解這個之前，我們來談瞭解一下“自執行”這個叫法，本文對這個功能的叫法也不一定完全對，主要是看個人如何理解，因為有的人說立即調用，有的人說自動執行，所以你完全可以按照你自己的理解來取一個名字，不過我聽很多人都叫它為“自執行”，但作者後面說了很多，來說服大家稱呼為“立即調用的函數運算式”。
本文英文原文地址：http://benalman.com/news/2010/11/immediately-invoked-function-expression/
什麼是自執行？
在JavaScript裡，任何function在執行的時候都會建立一個執行內容，因為為function聲明的變數和function有可能只在該function內部，這個上下文，在調用function的時候，提供了一種簡單的方式來建立自由變數或私人子function。 複製代碼 代碼如下:// 由於該function裡返回了另外一個function，其中這個function可以訪問自由變數i
// 所有說，這個內部的function實際上是有許可權可以調用內部的對象。
function makeCounter() {
// 只能在makeCounter內部訪問i
var i = 0;
return function () {
console.log(++i);
};
}
// 注意，counter和counter2是不同的執行個體，分別有自己範圍內的i。
var counter = makeCounter();
counter(); // logs: 1
counter(); // logs: 2
var counter2 = makeCounter();
counter2(); // logs: 1
counter2(); // logs: 2
alert(i); // 引用錯誤：i沒有defind（因為i是存在於makeCounter內部）。

很多情況下，我們不需要makeCounter多個執行個體，甚至某些case下，我們也不需要顯示的傳回值，OK，往下看。

問題的核心
當你聲明類似function foo(){}或var foo = function(){}函數的時候，通過在後面加個括弧就可以實現自執行，例如foo()，看代碼： 複製代碼 代碼如下:// 因為想下面第一個聲明的function可以在後面加一個括弧()就可以自己執行了，比如foo()，
// 因為foo僅僅是function() { /* code */ }這個運算式的一個引用
var foo = function(){ /* code */ }
// ...是不是意味著後面加個括弧都可以自動執行？
function(){ /* code */ }(); // SyntaxError: Unexpected token (
//

上述代碼，如果甚至運行，第2個代碼會出錯，因為在解析器解析全域的function或者function內部function關鍵字的時候，預設是認為function聲明，而不是function運算式，如果你不顯示告訴編譯器，它預設會聲明成一個缺少名字的function，並且拋出一個語法錯誤資訊，因為function聲明需要一個名字。
旁白：函數(function)，括弧(paren)，語法錯誤(SyntaxError)
有趣的是，即便你為上面那個錯誤的代碼加上一個名字，他也會提示法錯誤，只不過和上面的原因不一樣。在一個運算式後面加上括弧()，該運算式會立即執行，但是在一個語句後面加上括弧()，是完全不一樣的意思，他的只是分組操作符。 複製代碼 代碼如下:// 下面這個function在文法上是沒問題的，但是依然只是一個語句
// 加上括弧()以後依然會報錯，因為分組操作符需要包含運算式
function foo(){ /* code */ }(); // SyntaxError: Unexpected token )
// 但是如果你在括弧()裡傳入一個運算式，將不會有異常拋出
// 但是foo函數依然不會執行
function foo(){ /* code */ }( 1 );
// 因為它完全等價於下面這個代碼，一個function聲明後面，又聲明了一個毫無關係的運算式：
function foo(){ /* code */ }
( 1 );

你可以訪問ECMA-262-3 in detail. Chapter 5. Functions 擷取進一步的資訊。
自執行函數運算式
要解決上述問題，非常簡單，我們只需要用大括弧將代碼的代碼全部括住就行了，因為JavaScript裡括弧()裡面不能包含語句，所以在這一點上，解析器在解析function關鍵字的時候，會將相應的代碼解析成function運算式，而不是function聲明。 複製代碼 代碼如下:// 下面2個括弧()都會立即執行
(function () { /* code */ } ()); // 推薦使用這個
(function () { /* code */ })(); // 但是這個也是可以用的
// 由於括弧()和JS的&&，異或，逗號等操作符是在函數運算式和函式宣告上消除歧義的
// 所以一旦解析器知道其中一個已經是運算式了，其它的也都預設為運算式了
// 不過，請注意下一章節的內容解釋
var i = function () { return 10; } ();
true && function () { /* code */ } ();
0, function () { /* code */ } ();
// 如果你不在意傳回值，或者不怕難以閱讀
// 你甚至可以在function前面加一元操作符號
!function () { /* code */ } ();
~function () { /* code */ } ();
-function () { /* code */ } ();
+function () { /* code */ } ();
// 還有一個情況，使用new關鍵字,也可以用，但我不確定它的效率
// http://twitter.com/kuvos/status/18209252090847232
new function () { /* code */ }
new function () { /* code */ } () // 如果需要傳遞參數，只需要加上括弧()

上面所說的括弧是消除歧義的，其實壓根就沒必要，因為括弧本來內部本來期望的就是函數運算式，但是我們依然用它，主要是為了方便開發人員閱讀，當你讓這些已經自動執行的運算式賦值給一個變數的時候，我們看到開頭有括弧(，很快就能明白，而不需要將代碼拉到最後看看到底有沒有加括弧。
用閉包儲存狀態
和普通function執行的時候傳參數一樣，自執行的函數運算式也可以這麼傳參，因為閉包直接可以引用傳入的這些參數，利用這些被lock住的傳入參數，自執行函數運算式可以有效地儲存狀態。 複製代碼 代碼如下:// 這個代碼是錯誤的，因為變數i從來就沒背locked住
// 相反，當迴圈執行以後，我們在點擊的時候i才獲得數值
// 因為這個時候i操真正獲得值
// 所以說無論點擊那個串連，最終顯示的都是I am link #10（如果有10個a元素的話）
var elems = document.getElementsByTagName('a');
for (var i = 0; i < elems.length; i++) {
elems[i].addEventListener('click', function (e) {
e.preventDefault();
alert('I am link #' + i);
}, 'false');
}
// 這個是可以用的，因為他在自執行函數運算式閉包內部
// i的值作為locked的索引存在，在迴圈執行結束以後，儘管最後i的值變成了a元素總數（例如10）
// 但閉包內部的lockedInIndex值是沒有改變，因為他已經執行完畢了
// 所以當點擊串連的時候，結果是正確的
var elems = document.getElementsByTagName('a');
for (var i = 0; i < elems.length; i++) {
(function (lockedInIndex) {
elems[i].addEventListener('click', function (e) {
e.preventDefault();
alert('I am link #' + lockedInIndex);
}, 'false');
})(i);
}
// 你也可以像下面這樣應用，在處理函數那裡使用自執行函數運算式
// 而不是在addEventListener外部
// 但是相對來說，上面的代碼更具可讀性
var elems = document.getElementsByTagName('a');
for (var i = 0; i < elems.length; i++) {
elems[i].addEventListener('click', (function (lockedInIndex) {
return function (e) {
e.preventDefault();
alert('I am link #' + lockedInIndex);
};
})(i), 'false');
}

其實，上面2個例子裡的lockedInIndex變數，也可以換成i，因為和外面的i不在一個作用於，所以不會出現問題，這也是匿名函數+閉包的威力。
自執行匿名函數和立即執行的函數運算式區別
在這篇文章裡，我們一直叫自執行函數，確切的說是自執行匿名函數（Self-executing anonymous function），但英文原文作者一直倡議使用立即調用的函數運算式（Immediately-Invoked Function Expression）這一名稱，作者又舉了一堆例子來解釋，好吧，我們來看看： 複製代碼 代碼如下:// 這是一個自執行的函數，函數內部執行自身，遞迴
function foo() { foo(); }
// 這是一個自執行的匿名函數，因為沒有標示名稱
// 必須使用arguments.callee屬性來執行自己
var foo = function () { arguments.callee(); };
// 這可能也是一個自執行的匿名函數，僅僅是foo標示名稱引用它自身
// 如果你將foo改變成其它的，你將得到一個used-to-self-execute匿名函數
var foo = function () { foo(); };
// 有些人叫這個是自執行的匿名函數（即便它不是），因為它沒有調用自身，它只是立即執行而已。
(function () { /* code */ } ());
// 為函數運算式添加一個標示名稱，可以方便Debug
// 但一定命名了，這個函數就不再是匿名的了
(function foo() { /* code */ } ());
// 立即調用的函數運算式（IIFE）也可以自執行，不過可能不常用罷了
(function () { arguments.callee(); } ());
(function foo() { foo(); } ());
// 另外，下面的代碼在黑莓5裡執行會出錯，因為在一個命名的函數運算式裡，他的名稱是undefined
// 呵呵，奇怪
(function foo() { foo(); } ());

希望這裡的一些例子，可以讓大家明白，什麼叫自執行，什麼叫立即調用。
註：arguments.callee在ECMAScript 5 strict mode裡被廢棄了，所以在這個模式下，其實是不能用的。

最後的旁白：Module模式
在講到這個立即調用的函數運算式的時候，我又想起來了Module模式，如果你還不熟悉這個模式，我們先來看看代碼： 複製代碼 代碼如下:// 建立一個立即調用的匿名函數運算式
// return一個變數，其中這個變數裡包含你要暴露的東西
// 返回的這個變數將賦值給counter，而不是外面聲明的function自身
var counter = (function () {
var i = 0;
return {
get: function () {
return i;
},
set: function (val) {
i = val;
},
increment: function () {
return ++i;
}
};
} ());
// counter是一個帶有多個屬性的對象，上面的代碼對於屬性的體現其實是方法
counter.get(); // 0
counter.set(3);
counter.increment(); // 4
counter.increment(); // 5
counter.i; // undefined 因為i不是返回對象的屬性
i; // 引用錯誤: i 沒有定義（因為i只存在於閉包）

關於更多Module模式的介紹，請訪問我的上一篇文章：深入理解JavaScript系列（2）：全面解析Module模式 。
更多閱讀
希望上面的一些例子，能讓你對立即調用的函數表達（也就是我們所說的自執行函數）有所瞭解，如果你想瞭解更多關於function和Module模式的資訊，請繼續訪問下面列出的網站：

1. ECMA-262-3 in detail. Chapter 5. Functions. - Dmitry A. Soshnikov
2. Functions and function scope - Mozilla Developer Network
3. Named function expressions - Juriy “kangax” Zaytsev
4. 全面解析Module模式- Ben Cherry（大叔翻譯整理）
5. Closures explained with JavaScript - Nick Morgan