浅析JS的变量提升&作用域

之前对这块的认识,只限于变量提升、作用域、es6新增了,let、const等新的声明方式,他们是块级作用域,const只能声明常量等等..没有深入了解过,恰巧最近和朋友聊起了这个。如此重新了解整理一番!

JS执行过程与变量提升

  • 语法分析阶段:对加载完成的代码进行语法检验,检验完成后进入预编译阶段;

  • 预编译阶段:搜集函数名以及变量提升,确定this指向和作用域链

  • 执行阶段:通过事件循环执行

因为预编译的存在导致了所有的变量的声明语句,都会被提升到代码的头部,就是常说的变量提升(hoisting)

console.log(a)

var a = "变量提升";

输出"变量提升"

var a;

console.log(a);

a = "变量提升"

输出"undefined"

  • JavaScript 只会提升声明,不会提升其初始化。如果一个变量先被使用再被声明和赋值的话,使用时的值是 undefined。

  • 函数和变量相比,会被优先提升。这意味着函数会被提升到更靠前的位置

变量的作用域(Scope)

MDN解释:当前的执行上下文。值 (en-US)表达式在其中 "可见" 或可被访问到的上下文。
看个例子再理解

function ScopeFun() {
 var x = "Scope";
 console.log(x); //Scope
}
console.log(x);  // error

变量x的作用域就是Scope函数,作用域是指变量的可访问性或可见性的区域,哪些部分可以访问变量或变量在哪里可见,他是独立的地盘,可以防止变量泄漏

function a(){
 var x = 1;
},
funcction b(){
 var x = 3;
}

//这样是没问题的

因为作用域的存在,相同的变量名也不会冲突

全局作用域与局部作用域与块级作用域

在代码中任何地方都能访问到的对象拥有全局作用域

局部作用域是只能在固定代码片段中可访问,常见的就是函数内部

块级作用域可以通过let、const声明,他们的作用域是最近的{},不可以从这对大括号之外访问他们

内层作用域可以访问外层作用域,反之不可以。就是说函数内部可以读取全局变量,在函数外部无法读取函数内部的变量。

{
 let a = 'Hello World!';
 var b = 'English';
 console.log(a); // 输出 'Hello World!'
}
// 输出 'English'
console.log(b);
// 报错r: greeting is not defined
console.log(a);

var可以在{}外访问的到,不是块级作用域

由于业务需求,很多时候需要读取函数内部的局部变量,可以用闭包来实现。

作用域链

在 JavaScript 中使用变量时,JavaScript 引擎将作用域内查找变量的值。如果找不到该变量,它将在外部作用域查找并继续这样做,直到找到该变量或到达全局作用域。

如果它仍然找不到该变量,它将在全局范围内隐式声明该变量(如果不是在严格模式下)或返回一个错误。

let a = 'hello';
function chain() {
 let b = 'world';
 // 输出 'world'
 console.log(b);
 // 输出 'hello'
 console.log(a);
 num = 10;
 console.log(num);  // 输出10
}
chain();

chain方法被执行的时候,js引擎会查找b变量,在当前作用域里找到它,接下来找a变量,他不在当前作用域,js引擎会去外部作用域查找它。我们赋值给num,js引擎会在当前作用域查找变量,然后在外部作用域查找。

词法环境Lexical Environment

为了理解 JavaScript 引擎如何执行变量查找,我们必须了解 JavaScript 中词法环境的概念。

在 JavaScript 中,每个运行的函数,代码块 {...} 以及整个脚本,都有一个被称为 词法环境(Lexical Environment) 的内部(隐藏)的关联对象。

词法环境对象由两部分组成:

  1. 环境记录(Environment Record) —— 一个存储所有局部变量作为其属性(包括一些其他信息,例如 this的值)的对象。

  2. 外部词法环境 的引用,与外部代码相关联。

一个“变量”只是 环境记录 这个特殊的内部对象的一个属性。“获取或修改变量”意味着“获取或修改词法环境的一个属性”。

1627557552.png

这就是所谓的与整个脚本相关联的 全局 词法环境。

在上面的图片中,矩形表示环境记录(变量存储),箭头表示外部引用。全局词法环境没有外部引用,所以箭头指向了 null

随着代码开始并继续运行,词法环境发生了变化


1627557605(1).png

右侧的矩形演示了执行过程中全局词法环境的变化:

  1. 当脚本开始运行,词法环境预先填充了所有声明的变量。

    • 最初,它们处于“未初始化(Uninitialized)”状态。这是一种特殊的内部状态,这意味着引擎知道变量,但是在用 let 声明前,不能引用它。几乎就像变量不存在一样。
  2. 然后 let phrase 定义出现了。它尚未被赋值,因此它的值为 undefined。从这一刻起,我们就可以使用变量了。

  3. phrase 被赋予了一个值。

  4. phrase 的值被修改。

现在看起来都挺简单的,是吧?

  • 变量是特殊内部对象的属性,与当前正在执行的(代码)块/函数/脚本有关。

  • 操作变量实际上是操作该对象的属性。

词法环境是一个规范对象

“词法环境”是一个规范对象(specification object):它仅仅是存在于 编程语言规范 中的“理论上”存在的,用于描述事物如何运作的对象。我们无法在代码中获取该对象并直接对其进行操作。

但 JavaScript 引擎同样可以优化它,比如清除未被使用的变量以节省内存和执行其他内部技巧等,但显性行为应该是和上述的无差。

我的总结:词法环境是js执行期间存储变量和对象引用的地方。

JS 引擎如何使用词法环境来确定作用域和作用域链。

在一个函数运行时,在调用刚开始时,会自动创建一个新的词法环境以存储这个调用的局部变量和参数。

例如,对于 say("John"),它看起来像这样(当前执行位置在箭头标记的那一行上):

1627557740(1).png

在这个函数调用期间,我们有两个词法环境:内部一个(用于函数调用)和外部一个(全局):

  • 内部词法环境与 say 的当前执行相对应。它具有一个单独的属性:name,函数的参数。我们调用的是 say("John"),所以 name 的值为 "John"

  • 外部词法环境是全局词法环境。它具有 phrase 变量和函数本身。

内部词法环境引用了 outer

在这个示例中,搜索过程如下:

  • 对于 name 变量,当 say 中的 alert 试图访问 name 时,会立即在内部词法环境中找到它。

  • 当它试图访问 phrase 时,然而内部没有 phrase,所以它顺着对外部词法环境的引用找到了它。

    1627557909(1).png

因此,当代码要访问一个变量时 —— 首先会搜索内部词法环境,然后搜索外部环境,然后搜索更外部的环境,以此类推,直到全局词法环境。

重点

作用域是一个变量可见和可访问的区域。就像函数一样,JS中的作用域可以嵌套,JS引擎会遍历作用域链以查找程序中使用的变量。

JS使用词法环境,这意味着变量的作用域是在编译时确定的。JS引擎在程序执行期间使用词法环境来存储变量。

let&const

暂时性死区(temporal dead zone,简称 TDZ)

var b 
 function tdz() {
 b = 'world';
 let b 
 console.log(b)
 }
 tdz();  //print error

在代码块内,使用let命令声明变量之前,该变量都是不可用的。这在语法上,称为“暂时性死区”

ES6 规定暂时性死区和letconst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。

总之,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。

const&let

  • const与let一样存在暂时性死区

  • 一样都是块级作用域

  • 不存在变量提升

  • 不同的是 const声明的时候就必须赋值 不能以后在赋值。

const a;
// SyntaxError: Missing initializer in const declaration

一个很常见的问题,const声明一个对象,改变对象里面的属性的值会不会报错?

多数人第一时间会说会报错,因为const只能声明常量,常量是不可变的,所以会报错

const实际上保证的是变量指向的那个内存地址的指针不得改动。只要指针不变就不会报错。

参考资料

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Glossary/Hoisting

https://zh.javascript.info/closure#ci-fa-huan-jing

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