JS基础知识

高阶函数

高阶函数英文叫Higher-order function。那么什么是高阶函数？

JavaScript的函数其实都指向某个变量。既然变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

一个最简单的高阶函数：

function add(x, y, f) {
    return f(x) + f(y);
}

当我们调用add(-5, 6, Math.abs)时，参数x，y和f分别接收-5，6和函数Math.abs，根据函数定义，我们可以推导计算过程为：

x = -5;
y = 6;
f = Math.abs;
f(x) + f(y) ==> Math.abs(-5) + Math.abs(6) ==> 11;
return 11;

用代码验证一下：

'use strict';

function add(x, y, f) {
    return f(x) + f(y);
}

var x = add(-5, 6, Math.abs); // 11
console.log(x);

11

map/reduce

map

举例说明，比如我们有一个函数f(x)=x2，要把这个函数作用在一个数组[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上，就可以用map实现如下：

[图片上传失败...(image-96d450-1592792865448)]

由于map()方法定义在JavaScript的Array中，我们调用Array的map()方法，传入我们自己的函数，就得到了一个新的Array作为结果：

'use strict';

function pow(x) {
    return x * x;
}

var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
var results = arr.map(pow); // [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
console.log(results);

1,4,9,16,25,36,49,64,81

注意：

map()传入的参数是pow，即函数对象本身。

你可能会想，不需要map()，写一个循环，也可以计算出结果：

var f = function (x) {
    return x * x;
};

var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
var result = [];
for (var i=0; i<arr.length; i++) {
    result.push(f(arr[i]));
}

的确可以，但是，从上面的循环代码，我们无法一眼看明白“把f(x)作用在Array的每一个元素并把结果生成一个新的Array”。

所以，map()作为高阶函数，事实上它把运算规则抽象了，因此，我们不但可以计算简单的f(x)=x2，还可以计算任意复杂的函数，比如，把Array的所有数字转为字符串：

var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
arr.map(String); // ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']

只需要一行代码。

reduce

再看reduce的用法。Array的reduce()把一个函数作用在这个Array的[x1, x2, x3...]上，这个函数必须接收两个参数，reduce()把结果继续和序列的下一个元素做累积计算，其效果就是：

[x1, x2, x3, x4].reduce(f) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

比方说对一个Array求和，就可以用reduce实现：

var arr = [1, 3, 5, 7, 9];
arr.reduce(function (x, y) {
    return x + y;
}); // 25

filter

filter也是一个常用的操作，它用于把Array的某些元素过滤掉，然后返回剩下的元素。

和map()类似，Array的filter()也接收一个函数。和map()不同的是，filter()把传入的函数依次作用于每个元素，然后根据返回值是true还是false决定保留还是丢弃该元素。

例如，在一个Array中，删掉偶数，只保留奇数，可以这么写：

var arr = [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15];
var r = arr.filter(function (x) {
    return x % 2 !== 0;
});
r; // [1, 5, 9, 15]

把一个Array中的空字符串删掉，可以这么写：

var arr = ['A', '', 'B', null, undefined, 'C', '  '];
var r = arr.filter(function (s) {
    return s && s.trim(); // 注意：IE9以下的版本没有trim()方法
});
r; // ['A', 'B', 'C']

可见用filter()这个高阶函数，关键在于正确实现一个“筛选”函数。

回调函数

filter()接收的回调函数，其实可以有多个参数。通常我们仅使用第一个参数，表示Array的某个元素。回调函数还可以接收另外两个参数，表示元素的位置和数组本身：

var arr = ['A', 'B', 'C'];
var r = arr.filter(function (element, index, self) {
    console.log(element); // 依次打印'A', 'B', 'C'
    console.log(index); // 依次打印0, 1, 2
    console.log(self); // self就是变量arr
    return true;
});

利用filter，可以巧妙地去除Array的重复元素：

'use strict';

var
    r,
    arr = ['apple', 'strawberry', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange', 'orange', 'strawberry'];
    
r = arr.filter(function (element, index, self) {
    return self.indexOf(element) === index;
});

console.log(r.toString());

Run

apple,strawberry,banana,pear,orange

闭包

函数作为返回值

高阶函数除了可以接受函数作为参数外，还可以把函数作为结果值返回。

我们来实现一个对Array的求和。通常情况下，求和的函数是这样定义的：

function sum(arr) {
    return arr.reduce(function (x, y) {
        return x + y;
    });
}

sum([1, 2, 3, 4, 5]); // 15

但是，如果不需要立刻求和，而是在后面的代码中，根据需要再计算怎么办？可以不返回求和的结果，而是返回求和的函数！

function lazy_sum(arr) {
    var sum = function () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
    return sum;
}

当我们调用lazy_sum()时，返回的并不是求和结果，而是求和函数：

var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()

调用函数f时，才真正计算求和的结果：

f(); // 15

在这个例子中，我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum，并且，内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量，当lazy_sum返回函数sum时，相关参数和变量都保存在返回的函数中，这种称为“闭包（Closure）”的程序结构拥有极大的威力。

请再注意一点，当我们调用lazy_sum()时，每次调用都会返回一个新的函数，即使传入相同的参数：

var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
f1 === f2; // false

f1()和f2()的调用结果互不影响。

闭包

注意到返回的函数在其定义内部引用了局部变量arr，所以，当一个函数返回了一个函数后，其内部的局部变量还被新函数引用，所以，闭包用起来简单，实现起来可不容易。

另一个需要注意的问题是，返回的函数并没有立刻执行，而是直到调用了f()才执行。我们来看一个例子：

function count() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push(function () {
            return i * i;
        });
    }
    return arr;
}

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

在上面的例子中，每次循环，都创建了一个新的函数，然后，把创建的3个函数都添加到一个Array中返回了。

你可能认为调用f1()，f2()和f3()结果应该是1，4，9，但实际结果是：

f1(); // 16
f2(); // 16
f3(); // 16

全部都是16！原因就在于返回的函数引用了变量i，但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时，它们所引用的变量i已经变成了4，因此最终结果为16。

返回闭包时牢记的一点就是：返回函数不要引用任何循环变量，或者后续会发生变化的变量。

如果一定要引用循环变量怎么办？方法是再创建一个函数，用该函数的参数绑定循环变量当前的值，无论该循环变量后续如何更改，已绑定到函数参数的值不变：

function count() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push((function (n) {
            return function () {
                return n * n;
            }
        })(i));
    }
    return arr;
}

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

f1(); // 1
f2(); // 4
f3(); // 9

注意这里用了一个“创建一个匿名函数并立刻执行”的语法：

(function (x) {
    return x * x;
})(3); // 9

理论上讲，创建一个匿名函数并立刻执行可以这么写：

function (x) { return x * x } (3);

但是由于JavaScript语法解析的问题，会报SyntaxError错误，因此需要用括号把整个函数定义括起来：

(function (x) { return x * x }) (3);

通常，一个立即执行的匿名函数可以把函数体拆开，一般这么写：

(function (x) {
    return x * x;
})(3);

说了这么多，难道闭包就是为了返回一个函数然后延迟执行吗？

当然不是！闭包有非常强大的功能。举个栗子：

在面向对象的程序设计语言里，比如Java和C++，要在对象内部封装一个私有变量，可以用private修饰一个成员变量。

在没有class机制，只有函数的语言里，借助闭包，同样可以封装一个私有变量。我们用JavaScript创建一个计数器：

'use strict';

function create_counter(initial) {
    var x = initial || 0;
    return {
        inc: function () {
            x += 1;
            return x;
        }
    }
}

它用起来像这样：

var c1 = create_counter();
c1.inc(); // 1
c1.inc(); // 2
c1.inc(); // 3

var c2 = create_counter(10);
c2.inc(); // 11
c2.inc(); // 12
c2.inc(); // 13

在返回的对象中，实现了一个闭包，该闭包携带了局部变量x，并且，从外部代码根本无法访问到变量x。换句话说，闭包就是携带状态的函数，并且它的状态可以完全对外隐藏起来。

闭包还可以把多参数的函数变成单参数的函数。例如，要计算xy可以用Math.pow(x, y)函数，不过考虑到经常计算x2或x3，我们可以利用闭包创建新的函数pow2和pow3：

'use strict';

function make_pow(n) {
    return function (x) {
        return Math.pow(x, n);
    }
}

// 创建两个新函数:
var pow2 = make_pow(2);
var pow3 = make_pow(3);

console.log(pow2(5)); // 25
console.log(pow3(7)); // 343

generator

generator（生成器）是ES6标准引入的新的数据类型。一个generator看上去像一个函数，但可以返回多次。

ES6定义generator标准的哥们借鉴了Python的generator的概念和语法，如果你对Python的generator很熟悉，那么ES6的generator就是小菜一碟了。如果你对Python还不熟，赶快恶补Python教程！

我们先复习函数的概念。一个函数是一段完整的代码，调用一个函数就是传入参数，然后返回结果：

function foo(x) {
    return x + x;
}

var r = foo(1); // 调用foo函数

函数在执行过程中，如果没有遇到return语句（函数末尾如果没有return，就是隐含的return undefined;），控制权无法交回被调用的代码。

generator跟函数很像，定义如下：

function* foo(x) {
    yield x + 1;
    yield x + 2;
    return x + 3;
}

generator和函数不同的是，generator由function*定义（注意多出的*号），并且，除了return语句，还可以用yield返回多次。

大多数同学立刻就晕了，generator就是能够返回多次的“函数”？返回多次有啥用？

还是举个栗子吧。

我们以一个著名的斐波那契数列为例，它由0，1开头：

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 ...

要编写一个产生斐波那契数列的函数，可以这么写：

function fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        arr = [0, 1];
    while (arr.length < max) {
        [a, b] = [b, a + b];
        arr.push(b);
    }
    return arr;
}

// 测试:
fib(5); // [0, 1, 1, 2, 3]
fib(10); // [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

函数只能返回一次，所以必须返回一个Array。但是，如果换成generator，就可以一次返回一个数，不断返回多次。用generator改写如下：

function* fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        n = 0;
    while (n < max) {
        yield a;
        [a, b] = [b, a + b];
        n ++;
    }
    return;
}

直接调用试试：

fib(5); // fib {[[GeneratorStatus]]: "suspended", [[GeneratorReceiver]]: Window}

直接调用一个generator和调用函数不一样，fib(5)仅仅是创建了一个generator对象，还没有去执行它。

调用generator对象有两个方法，一是不断地调用generator对象的next()方法：

var f = fib(5);
f.next(); // {value: 0, done: false}
f.next(); // {value: 1, done: false}
f.next(); // {value: 1, done: false}
f.next(); // {value: 2, done: false}
f.next(); // {value: 3, done: false}
f.next(); // {value: undefined, done: true}

next()方法会执行generator的代码，然后，每次遇到yield x;就返回一个对象{value: x, done: true/false}，然后“暂停”。返回的value就是yield的返回值，done表示这个generator是否已经执行结束了。如果done为true，则value就是return的返回值。

当执行到done为true时，这个generator对象就已经全部执行完毕，不要再继续调用next()了。

第二个方法是直接用for ... of循环迭代generator对象，这种方式不需要我们自己判断done:

'use strict'

function* fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        n = 0;
    while (n < max) {
        yield a;
        [a, b] = [b, a + b];
        n ++;
    }
    return;
}

for (var x of fib(10)) {
    console.log(x); // 依次输出0, 1, 1, 2, 3, ...
}

generator和普通函数相比，有什么用？

因为generator可以在执行过程中多次返回，所以它看上去就像一个可以记住执行状态的函数，利用这一点，写一个generator就可以实现需要用面向对象才能实现的功能。例如，用一个对象来保存状态，得这么写：

var fib = {
    a: 0,
    b: 1,
    n: 0,
    max: 5,
    next: function () {
        var
            r = this.a,
            t = this.a + this.b;
        this.a = this.b;
        this.b = t;
        if (this.n < this.max) {
            this.n ++;
            return r;
        } else {
            return undefined;
        }
    }
};

用对象的属性来保存状态，相当繁琐。

generator还有另一个巨大的好处，就是把异步回调代码变成“同步”代码。这个好处要等到后面学了AJAX以后才能体会到。

没有generator之前的黑暗时代，用AJAX时需要这么写代码：

ajax('http://url-1', data1, function (err, result) {
    if (err) {
        return handle(err);
    }
    ajax('http://url-2', data2, function (err, result) {
        if (err) {
            return handle(err);
        }
        ajax('http://url-3', data3, function (err, result) {
            if (err) {
                return handle(err);
            }
            return success(result);
        });
    });
});

回调越多，代码越难看。

有了generator的美好时代，用AJAX时可以这么写：

try {
    r1 = yield ajax('http://url-1', data1);
    r2 = yield ajax('http://url-2', data2);
    r3 = yield ajax('http://url-3', data3);
    success(r3);
}
catch (err) {
    handle(err);
}

看上去是同步的代码，实际执行是异步的。

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