JavaScript函数

Posted 2020-07-08 kissLifeChen

在javascript中，函数即对象，程序可以随意操控它们。比如，JavaScript可以把函数赋值给变量，或者作为参数传递给其他函数，并且可以给它们设置属性，甚至调用它们的方法。

函数定义

一般函数定义的形式有以下几种：

• 函数声明法

function factorial(x) {
    if(x <= 1) return 1;
    return x * factorial(x - 1);
}

注意：函数声明语句”被提前”到脚本的顶部，所以可以在定义之前的代码调用函数。

• 函数赋值法(可定义为匿名函数)

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

注意：变量的声明是可以提前的，但是给变量的赋值不会提前，所以这种方式的函数在定义之前无法调用。

• 函数定义后立即执行

var tensquared = (function(x) { return x*x; }(10));

注意: function左边的左括号是必需的，因为如果不写左括号，JavaScript解释器会将关键字function解析为函数声明语句。使用左括号后，JavaScript解释器才会正确地将其解析为函数定义表达式。

• 嵌套函数

function hypotenuse(a, b) {
    function square(x) { return x*x; }
    return Math.sqrt( square(a) + square(b) );
}

注意：嵌套函数中，注意作用域的使用。

函数调用

有4种方式可以调用JavaScript函数：

• 作为函数
• 作为方法
• 作为构造函数
• 通过call()和apply()方法间接调用

作为函数调用

函数调用就是直接通过function对象来调用函数。

var probability = factorial(5) / factorial(13);

根据ECMAScript3和非严格的ECMAScript5的规定，函数调用的上下文(this的值)是全局对象(window)。在ECMAScript 5的严格模式下，调用上下文是undefined。

作为方法调用

• 方法调用是通过对象的属性来调用函数。
• 方法调用和函数调用最大的一个区别是：调用上下文。方法调用的上下文是调用它的对象，可以通过this关键字引用该对象。
• this是一个关键字，不是变量，也不是属性名。JavaScript不允许给this赋值。

var calculator = {
    operand1: 1,
    operand2: 2,
    add: function() {
        this.result = this.operand1 + this.operand2;
    }
};

calculator.add();       // 方法调用
calculator["add"]();    // 另一种形式的方法调用
calculator.result;      // 2，对象属性添加成功

• 如果嵌套函数作为函数调用，则this值不是全局对象就是undefined。

var o = {
  m: function() {
    var self = this;
    console.log(this === o);            // true
    f();                                // 作为函数调用

    function f() {
      console.log(this === o);          // false
      console.log(this === window);     // true
    }
  }
}

• 如果嵌套函数作为方法调用，则this值指向调用它的对象。

var o = {};
function outer() {
    var inner = function() {
        console.log(this === o);
    };
    o.m = inner;
}
outer();
o.m();          // 输出: true，作为方法调用

作为构造函数调用

• 如果函数或方法调用之前带有关键字new，它就构成构造函数调用。
• 构造函数调用和普通的函数调用以及方法调用在实参处理、调用上下文和返回值方面都有不同。
• 构造函数调用会创建一个新的空对象，这个对象继承自构造函数的prototype属性。构造函数使用这个新创建的对象作为调用上下文，并可以使用this关键字引用这个新创建的对象。

var o = {
    m: function() {
        console.log(this === o);
    }
};


o.m();              // true，方法调用
var s = new o.m();  // false，构造函数调用

间接调用

• JavaScript中的函数也是对象，函数对象也可以包含方法。其中的2个方法call()和apply()可以用来间接地调用函数。
• 两个方法允许显式指定调用所需的this值，也就是说，任何函数可以作为任何对象的方法来调用，哪怕这个函数不是那个对象的方法。
• 在ECMAScript3和非严格模式中，传入的null和undefined都会被全局对象代替，而其他原始值则会被相应的包装对象所替代。

f.call(o);
f.apply(o);

函数的实参和形参

JavaScript中的函数定义并未指定函数形参的类型，函数调用也未对传入的实参值做任何类型检查。实际上，JavaScript函数调用甚至不检查传入形参的个数。函数对于未传入的参数赋值为undefined，对于多余的参数忽略。

可选形参

由于调用函数传入的实参个数可以比形参个数少，所以函数应当对此有一个较好的适应性，给省略的参数赋一个合理的默认值。

function getPropertyNames(o, /* optional */ a) {
    if (a === undefined)  a = [];    // 如果未定义，则使用新数组

    for (var property in o) 
        a.push(property);

    return a;
}

var a = getPropertyNames(o);    // 将o的属性存储到一个新数组中
getPropertyNames(p, a);         // 将p的属性追加到数组a中

其中第一个if判断语句可简写为：

a = a || [];

实参对象(arguments)

• 实参对象是一个类数组对象，可以通过数字下标访问传入函数的实参值，而不用非要通过形参名字来得到实参。

下面的函数可以接收任意数量的实参：

function max(/* ... */) {
    var max = Number.NEGATIVE_INFINITY;
    // 遍历实参，查找并记住最大值
    for(var i = 0; i < arguments.length; i++) 
        if(arguments[i] > max) max = arguments[i];

    return max;
}

• 在非严格模式下，实参对象的数组元素是函数形参所对应实参的别名，可以通过实参对象修改实参的值。
• 在非严格模式下，arguments仅仅是一个标识符，在严格模式中，它变成了一个保留字。严格模式中的函数无法使用arguments作为形参名或局部变量名，也不能给arguments赋值。

function f(x) {
    console.log(x);         // 输出实参的初始值
    arguments[0] = null;    // 修改实参数组元素同样会修改x的值
    console.log(x);         // 输出"null"
}

callee和caller属性

• 除了数组元素，实参对象还定义了callee和caller属性。
• callee属性指代当前正在执行的函数。caller指代调用当前正在执行的函数的函数。

在匿名函数中，可通过callee来递归地调用自身：

var factorial = function(x) {
    if (x <= 1) return 1;
    return x * arguments.callee(x-1);
}

将对象属性用做实参

当一个函数包含超过3个形参时，对于程序员说，要记住调用函数中实参的正确顺序比较困难。最好通过名/值对的形式来传入参数，这样参数的顺序就无关紧要了。

function arraycopy(/* array */ from, /* array */ to, /* integer */ length) {
    // 逻辑代码
}

// 使用对象当参数
function easycopy(args) {
    arraycopy(args.from, args.to, args.length);
}

var a = [1,2,3,4], b = [];
easycopy({ from: a, to: b, length: 4});

实参类型校验

JavaScript会在必要的时候进行类型转换，如果期望的实参是一个字符串，那么实参值无论是原始值还是对象都可以很容易地转换成字符串。但是当期望的实参是一个数组时，就无法对非数组对象进行转换了，所以有必要对实参进行校验。

function flexisum(a) {
    var total = 0;
    for (var i=0; i < arguments.length; i++) {
        var element = arguments[i], n;

        if (element == null) continue;          // 忽略null和undefined实参
        if (isArray(element))
            n = flexisum.apply(this, element);  // 如果是数组，递归计算累加和
        else if (typeof element === "function")
            n = Number(element());              // 如果是函数，调用它并做类型转换
        else
            n = Number(element);

        if (isNaN(n))
            throw Error("flexisum(): can‘t convert" + element + " to number.");

        total += n;
    }

    return total;
}

作为值的函数

在JavaScript中，函数不仅是一种语法，也是值，也就是说，可以将函数赋值给变量，存储在对象的属性或数组的元素中，作为参数传入另外一个函数等。

// 声明一个函数
function square(x) { return x*x; }

var s = square;         // 赋值给变量
s(4);                   // => 16

var o = { m: square };  // 赋值给对象
o.m(5);                 // => 25

var a = [square, 6];    // 赋值给数组
a[0](a[1]);             // => 36

自定义函数的属性

函数是一种特殊的对象，所以可以为函数定义属性以完成特殊的需求。
可以通过函数属性实现”静态”变量的需求。

// 由于函数声明被提前了，因此可以在声明之前赋值
uniqueInteger.counter = 0;

function uniqueInteger() {
    return uniqueInteger.counter++;
}

var a = uniqueInteger();    // 0
a = uniqueInteger();        // 1
a = uniqueInteger();        // 2

作为命名空间的函数

不在任何函数内声明的变量是全局变量，在整个JavaScript程序中都是可见的。基于这个原因，我们常常简单地定义一个函数用做临时的命名空间，在这个命名空间内定义的变量都不会污染到全局命名空间。

function mymodule() {
    // 这个模块所使用的所有变量都是局部变量
    // 而不会污染全局命名空间
}

闭包

JavaScript也采用词法作用域，也就是说，函数的执行依赖于变量作用域，这个作用域是在函数定义时决定的，而不是调用时决定的。为了实现这种词法作用域，JavaScript函数对象的内部状态不仅包含函数的代码逻辑，还包含函数定义时的作用域链。
函数体内部的变量都可以保存在函数作用域内，看起来是函数将变量”包裹”起来了，这种特性称为”闭包”。

var scope = "global scope";
function checkscope() {
    var scope = "local scope";

    // 定义时使用局部变量
    function f() { return scope; }

    return f(); // 返回函数的调用结果
}

checkscope();   // => "local scope"

如果更改下checkscope定义，将返回值更改为函数定义，如下：

var scope = "global scope";
function checkscope() {
    var scope = "local scope";

    // 定义时使用局部变量
    function f() { return scope; }

    return f;   // 返回函数的定义
}

checkscope()();   // => "local scope"

虽然调用函数的作用域变了，但是函数的输出结果依然不变，因为函数保存了自己的作用域链。
通过闭包，可以实现一个更好的计数器类，将变量包裹起来：

function counter() {
    var n = 0;
    return {
        count: function() { return n++; }
        reset: function() { n = 0; }
    };
}

var c = counter();
c.count();          // => 0
c.count();          // => 1
c.reset();          // => 0

函数属性、方法和构造函数

length属性

arguments.length表示传入函数的实参的个数。函数的length属性表示函数形参的个数，这个属性是只读的。
可以通过这个属性对函数的参数个数进行校验：

function check(args) {
    var actual   = args.length;
    var expected = args.callee.length;  // 形参个数
    if (actual != expected) {
        throw Error("Expected " + expected + "args; got " + actual);
    }
}

prototype属性

这个属性指向一个对象的引用，这个对象称做”原型对象”。每一个函数都包含不同的原型对象。当将函数用做构造函数的时候，新创建的对象会从原型对象上继承属性。

call()和apply()方法

这2个方法属于函数的方法属性，在前面已经有介绍，不再重复介绍。

bind()方法

bind()是在ECMAScript5中新增的方法，这个方法的主要作用就是返回一个新的函数，这个函数将bind的对象作为调用上下文。

function f(y) { return this.x + y; }
var o = { x: 1 };
var g = f.bind(o);  // bind返回一个函数
g(2);               // =>1，以对象o作为调用上下文执行f(y)

可以通过如下代码来实现简单的bind()：

function bind(f, o) {
    if (f.bind) return f.bind(o);
    else return function() {
        // 此处的arguments为调用bind返回函数时传递的参数
        // 上例中为2（g(2)）
        return f.apply(o, arguments);   
    }
}

但ECMAScript5中的bind()方法不仅仅是将函数绑定至一个对象，它还能将实参也绑定至this，这种编程技术， 有时被称为”柯里化“(currying)。参照下面的例子：

function f(y,z) { return this.x + y + z; };
var g = f.bind({x: 1}, 2);  // 绑定this和y
g(3);                       // =>6，this.x绑定到1，y绑定到2，z绑定到3

下面的代码给出了更标准的bind()方法，将这个方法另存为Function.prototye.bind：

if( !Function.prototye.bind) {
    Function.prototye.bind = function(o /*, args */) {
        // 将this和arguments的值保存在变量中
        // 以便在后面嵌套的函数中使用
        var self = this, boundArgs = arguments;

        // bind()返回一个函数
        return function() {
            // 创建一个实参列表，保存传入的所有实参
            var args = [], i;
            for(i = 1; i < boundArgs.length; i++) args.push(boundArgs[i]);
            for(i = 0; i < arguments.length; i++) args.push(arguments[i]);

            // 以绑定对象o作为上下文来调用函数self
            // 并传递所有的实参args
            return self.apply(o, args);
        };
    };
}

ECMAScript5定义的bind()方法有一些特性是上述代码无法模拟的：

• 真正的bind()方法返回的函数，length属性是绑定函数的形参个数减去绑定的实参个数。
• 真正的bind()方法可以创建构造函数，如果bind()返回的函数用做构造函数，将忽略bind()传入的this，但是实参会正常绑定。
• 由bind()方法返回的函数并不包含prototype属性，如果返回函数用做构造函数，则创建的对象从原始的未绑定构造函数中继承prototype，同时，使用instanceof运算符，绑定构造函数和未绑定构造函数并无两样。

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

Point.prototype.toString = function() { 
  return this.x + ‘,‘ + this.y; 
};

var p = new Point(1, 2);
p.toString(); // ‘1,2‘

var emptyObj = {};
var YAxisPoint = Point.bind(emptyObj, 0/*x*/);
// 以下这行代码在 polyfill 不支持,
// 在原生的bind方法运行没问题:
//(译注：polyfill的bind方法如果加上把bind的第一个参数，即新绑定的this执行Object()来包装为对象，Object(null)则是{}，那么也可以支持)
// var YAxisPoint = Point.bind(null, 0/*x*/);

// 绑定函数的length属性 = 形参个数 - 绑定实参个数
console.log(YAxisPoint.length);                         // =>1,(2-1)

// 绑定函数不包含prototype属性
console.log(Point.prototype);                           // "Point { toString-function()}"
console.log(YAxisPoint.prototype);                      // undefined

// 绑定函数用做构造函数
// this指代新创建的对象
var axisPointA = new YAxisPoint();
console.log(axisPointA.toString());                     // ‘0,undefined‘

var axisPoint = new YAxisPoint(5);
console.log(axisPoint.toString());                      // ‘0,5‘

// 使用instanceof时，绑定构造函数和未绑定构造函数并无两样
console.log(axisPoint instanceof Point);                // true
console.log(axisPoint instanceof YAxisPoint);           // true
console.log(new Point(17, 42) instanceof YAxisPoint);   // true

toString()方法

和所有的JavaScript对象一样，函数也有toString()方法。实际上，大多数（非全部）的toString()方法的实现都返回函数的完整源码。内置函数往往返回一个类似”[native code]”的字符串。

Function()构造函数

前面已经介绍，函数可以通过定义语句或直接量表达式来定义。函数还可以通过Function()构造函数来定义。
Function()构造函数可以传入任意数量的实参，最后一个实参表示的是函数体。
Function()构造函数并不需要通过传入实参以指定函数名。Function()会构造一个匿名函数。

var f = new Function("x", "y", "return x*y;");

// 这个定义与下面的函数定义等价
var f = function(x, y) { return x*y; }

Function()构造函数有以下几个特点：

• Function()在运行时动态地创建并编译函数。
• 每次调用Function()构造函数都会解析函数体，并创建新的函数对象。
• Function()构造函数创建的函数并不使用词法作用域，函数体代码的编译总是在顶层函数执行。

var scope = "global";
function constructFunction() {
    var scope = "local";

    return new Function("return scope");    // 无法捕获局部作用域
}

constructFunction()();                      // => "global"

可调用对象(callable object)

可调用对象是一个对象，可以在函数调用表达式中调用这个对象。所有的函数都是可调用的，但并非所有的可调用对象都是函数。

• IE8之前的版本实现了客户端方法(诸如window.alert()和Document.getElementsById())，使用了可调用的宿主对象，而不是内置函数对象。IE9将它们实现为真正的函数，因此此类可调用的对象越来越罕见。
• 另外一个常见的可调用对象是RegExp对象，但代码最好不要对可调用的RegExp对象有太多依赖，对RegExp执行typeof运算的结果并不统一，在有些浏览器中返回”function”，在有些返回”object”。

检测一个对象是否是真正的函数对象:

function isFunction() {
    return Object.prototye.toString.call(x) === "[object Function]";
}

函数式编程

和Lisp、Haskell不同，JavaScript并非函数式编程语言，但可以像操控对象一样操控函数，也就是说，JavaScript中可以应用函数式编程技术。

使用函数处理数组

使用函数式编程，简洁地实现计算平均值、标准差：

// 首先定义2个函数对象
var sum    = function(x,y) { return x+y; }
var square = function(x)   { return x*x; }

// 使用函数式编程计算平均数、标准差
var data = [1,1,3,5,5];
// 计算平均数
var mean = data.reduce(sum) / data.length;  

// 计算标准差
var deviations = data.map(function(x) { return x-mean; });
var stddev     = Math.sqrt(deviations.map(square).reduce(sum) / (data.length-1));

高阶函数(higher-order function)

高阶函数就是操作函数的函数，它接收一个或多个函数作为参数，并返回一个新函数。

function mapper(f) {
    return function(a) { return a.map(f); } // 注意: 此处没有对参数a进行数组验证
}

var increment   = function(x) { return x+1; }
var incrementer = mapper(increment);
incrementer([1,2,3]);   // => [2,3,4]

不完全函数(partial function)

不完全函数是一种函数变换技巧，即把一次完整的函数调用拆成多次函数调用，每次传入的实参都是完整实参的一部分，每个拆分开的函数叫做不完全函数，每次函数调用叫做不完全调用(partial application)。

// 实现一个工具函数，将类数组对象转换为真正的数组
function array(a, n) { return Array.prototye.slice.call(a, n || 0); }

// 将第1次调用的实参放在左侧
function partialLeft(f /* , ... */ ) {
    var args = arguments;
    return function() {
        var a = array(args, 1);          // 获取第1个参数之后所有的实参
        a = a.concat(array(arguments));
        return f.apply(this, a);
    };
}

// 将第1次调用的实参放在右侧
function partialRight(f /* , ... */ ) {
    var args = arguments;
    return function() {
        var a = array(arguments);
        a = a.concat(array(args, 1));
        return f.apply(this, a);
    };
}


// 将第1次调用实参中的undefined值替换成第2次调用的实参
function partial(f /* , ... */ ) {
    var args = arguments;
    return function() {
        var a = array(args, 1);
        var i = 0, j = 0;
        for(; i < a.length; i++) {
            if(a[i] === undefined) a[i] = arguments[j++];
        }
        a = a.concat(array(arguments, j));
        return f.apply(this, a);
    };
}

// 这个函数带有3个参数
var f = function(x, y, z) { return x * (y - z); };

partialLeft(f, 2)(3, 4);        // => -2  [2 * (3 - 4)]
partialRight(f, 2)(3, 4);       // => 6;  [3 * (4 -2)]
partial(f, undefined)(3, 4);    // => -6; [3 * (2 - 4)]

记忆(memorization)

记忆只是一种编程技巧，本质上是以空间换时间，在客户端代码中，执行时间往往成为瓶颈，因此这种做法是非常可取的。
下面定义一个高阶函数，接收一个函数作为实参，并返回带有记忆能力的函数:

function memorize(f) {
    var cache = {};

    return function() {
        var key = arguments.length + Array.prototye.join.call(arguments, ",");
        if(key in cache) 
            return cache[key];
        else
            return cache[key] = f.apply(this, arguments);
    };
}

// 定义有记忆功能的斐波那契函数
var factorial = memorize(function(n) {
                            return (n <= 1) ? 1: n * factorial(n-1);
                        });
factorial(5);   // => 120，同时记忆了4~1的值