一段javaScript代码的编译执行过程

javaScript代码在执行前会经过一个耗时极短的编译过程,并在编译完成后立即运行。

我们以一段代码为例,看看这个过程的一些细节:

var a = 1;
function fun1 (b) {
    var c = 2;
    return c + b + a;
}
var sum = fun1(3);

我们暂时不关注编译器词法分析语法分析代码生成优化的部分,而是看一看这一过程中上下文做了哪些事。

一、全局上下文

1.建立一个空的全局上下文

编译器首先会创建一个全局上下文,我们叫它global_context吧。全局上下文格式大致如下:

global_context: {
    Variable_Object: {}, // 当前上下文的变量对象
    Scope: [global_context.Variable_Object], // 当前上下文的作用域链
    this: {} // this对象
}

[注1]Scope的值如何取:

  • 全局上下文: global_context.Variable_Object,也就是全局上下文的VO对象
  • 执行上下文:execute_context.Scope = execute_context.Variable_Object + global_function1.scope,也就是把当前执行上下文的VO对象添加到执行的函数的scope数组第一位

[注2]上下文对象的结构仅为伪代码,并非实际结构。同时VO与存储直接的交互细节我们也不考虑。
[注3]:本文中我们暂时不考虑this的细节。

2.上下文入栈

将当前的上下文global_context压入一个栈中,我们可以称这个栈为context_stack。如图所示:

全局上下文入栈

3.获取当前上下文变量对象(预处理)

在这一阶段,实际上发生的是JavaScript声明提升过程,声明提升详情见JavaScript声明提升
所以我们先将变量的声明提升,也就是将所有声明的变量存放在global_context.Variable_ObjectVO)中:

编译器看到var a = 1;这一句,就查询当前上下文(global_context)有没有这个变量,也就是看看Variable_Object(简称VO)里面有没有变量a。发现没有,就将a加进去,值为undefined,如果有,就重新赋值:

global_context: {
    Variable_Object: {
        a: undefined
    },
    Scope: [global_context.Variable_Object],
    this: {}
}

之后,继续将全局变量var sum加入全局上下文的VO:

global_context: {
    Variable_Object: {
        a: undefined,
        sum: undefined
    },
    Scope: [global_context.Variable_Object],
    this: {}
}

接着,将函数声明提升:
编译器看到function fun1,判断这是一个函数声明,将函数声明也加到VO,值为函数的地址。同时,还会在给这个函数对象加一个属性scope,值为当前上下文的Scope值:

global_context: {
    Variable_Object: {
        a: undefined,
        fun1:{
            函数 global_function1的地址,
            scope: [global_context.Variable_Object]
        },
        sum: undefined
    },
    Scope: [global_context.Variable_Object],
    this: {}
}

4.执行代码

经过编译后,在全局上下文中执行的代码实际上是以下代码:

a = 1;
sum = fun1(3);

我们一句一句执行:

a = 1;实际上就是查询当前上下文的VO中有没有变量a,如果有,就给a赋值1:

global_context: {
    Variable_Object: {
        a: 1,
        fun1:{
            函数 global_function1的地址,
            scope: [global_context.Variable_Object]
        },
        sum: undefined
    },
    Scope: [global_context.Variable_Object],
    this: {}
}

sum = fun1(3);同理,先看右边,找到变量fun1()说明这个函数需要立即执行,我们执行这个函数,然后把结果赋值给变量sum

二、执行上下文

编译器并没有立即执行函数fun1中的代码,因为它要为函数创建一个专门的context,我们叫它执行上下文(execute_context)吧,因为每当编译器要执行一个函数时,都会创建一个类似的context

1.建立一个空的执行上下文

execute_context也是一个对象,并且与global_context还很像,下面是它里面的内容:

execute_context: {
       Variable_Object: {},
       Scope: [execute_context.Variable_Object, global_context.Variable_Object ],
       this: {}
}

注意:当前执行上下文的Scope如何取值:
当前上下文时函数fun1的执行上下文,我们先取fun1.scope也就是[global_context.Variable_Object]
然后将当前上下文的VO也就是execute_context.Variable_Object添加到[global_context.Variable_Object]的第一位,变成了[execute_context.Variable_Object, global_context.Variable_Object ]

2.执行上下文入栈

执行上下文入栈

3.预处理

对与代码

function fun1 (b) {
    var c = 2;
    return c + b + a;
}

我们直接分析对这段代码进行声明提升后的伪代码

function fun1 (var b) {
    var c;
    b = 参数;
    c = 2;
    返回值 = c + b + a;
    return 返回值;
}

对与变量声明,我们在当前上下文的VO中存放这些对象:

execute_context: {
        Variable_Object: {
            b: undefined,
            c: undefined,
            arguments: [] // 形参列表
        },
        Scope: [execute_context.Variable_Object, global_context.Variable_Object ],
        this: {}
}

[注4]arguments对象是一个用于存放形参的数组,例如我们这样调用函数fun1(1,2,3),这时就需要用arguments来存放我们未写明形参的值了。执行时,arguments=[1,2,3]

4.执行

实际需要执行的伪代码为:

b = 3;
c = 2;
返回值 = c + b + a;
return 返回值;
作用域链:

这里我们讨论一下执行时,如何判断变量合法(在作用域中)

例如b = 3,这是一个赋值操作,我们需要确定b这个变量我们有声明过,并找到它,这样才能给它赋值。这时就需要用到当前上下文的Scope对象了,我们取到
execute_context.Scope = [execute_context.Variable_Object, global_context.Variable_Object ]

这时,我们要找一个叫b的变量,首先找execute_context.Scope的数组第一项execute_context.Variable_Object,看看有没有,这里我们之间就找到了。

如果找变量a呢?我们发现execute_context.Variable_Object里面没有定义变量a,这时我们找execute_context.Scope的数组第二项,如果还没找到,以此类推,找完execute_context.Scope的所有值为止,这个时候,如果还没找到,我们就认为这个变量在作用域内未定义。
至于未定义后的处理:非严格模式下回再全局上下文的VO里面添加一个这个变量,严格模式则直接报错not defined

当然,这里我们在第二项global_context.Variable_Object里面找到了变量a。它是一个全局变量。

因此:当前上下文的scope对象记录了由里到外注册(声明)的所有变量和函数,因此称为作用域链。

对于赋值操作b= 3; c = 2;,我们在当前上下文的VO中找到了它们,直接赋值即可:

execute_context: {
        Variable_Object: {
            b: 3,
            c: 2,
            arguments: [3] // 形参列表
        },
        Scope: [execute_context.Variable_Object, global_context.Variable_Object ],
        this: {}
}

对于c+ b + a,我们在当前上下文VO找到了cb,在全局上下文找到了a,将三个数值相加,返回三个变量的和2 + 3 + 1 = 6

5.执行上下文出栈

当前代码块执行完毕后,它对应的上下文就会出栈,也就更改了当前的上下文。
例如,函数fun1执行完毕后,它的上下文execute_context出栈,当前上下文变成了全局上下文global_context
全局上下文出栈代表着所有代码运行完毕。

执行上下文出栈

三、全局上下文

我们继续运行全局上下文,之前运行到sum = fun1(3);,我们运行完毕了函数fun1(3),并得到了结果6
所以,这一句就变成了sum =6;的赋值语句,我们在全局上下文的VO找到了这个变量sum,直接给它赋值就好了:

global_context: {
    Variable_Object: {
        a: undefined,
        fun1:{
            函数 global_function1的地址,
            scope: [global_context.Variable_Object]
        },
        sum: 6
    },
    Scope: [global_context.Variable_Object],
    this: {}
}

此时,后面没有要执行的代码了,全局上下文出栈,结束代码运行。

参考文献:

教你步步为营掌握JavaScript闭包

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