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JS(二)-閉包和箭頭函式

(一)閉包
一、函式作為返回值
高階函式除了可以接受函式作為引數外,還可以把函式作為結果值返回。
求和的函式定義:
function sum(arr) {
    return arr.reduce(function (x, y) {
        return x + y;
    });
}
sum([1, 2, 3, 4, 5]); // 15
可以不返回求和的結果,而是返回求和的函式!
function lazy_sum(arr) {
    var sum = function () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
    return sum;
}
當呼叫lazy_sum()時,返回的並不是求和結果,而是求和函式:
var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()
呼叫函式f時,才真正計算求和的結果:
f(); // 15
在這個例子中,在函式lazy_sum中又定義了函式sum,並且,內部函式sum可以引用外部函式lazy_sum的引數和區域性變數,當lazy_sum返回函式sum時,相關引數和變數都儲存在返回的函式中,這種稱為“閉包(Closure)”的程式結構擁有極大的威力。
請再注意一點,當我們呼叫lazy_sum()時,每次呼叫都會返回一個新的函式,即使傳入相同的引數:
var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
f1 === f2; // false
f1()和f2()的呼叫結果互不影響。
二、閉包
注意到返回的函式在其定義內部引用了局部變數arr,所以,當一個函式返回了一個函式後,其內部的區域性變數還被新函式引用,所以,閉包用起來簡單,實現起來可不容易。
另一個需要注意的問題是,返回的函式並沒有立刻執行,而是直到呼叫了f()才執行。我們來看一個例子:
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,每次迴圈,都建立了一個新的函式,然後,把建立的3個函式都新增到一個Array中返回了。
你可能認為呼叫f1(),f2()和f3()結果應該是1,4,9,但實際結果是:
f1(); // 16
f2(); // 16
f3(); // 16
全部都是16!原因就在於返回的函式引用了變數i,但它並非立刻執行。等到3個函式都返回時,它們所引用的變數i已經變成了4,因此最終結果為16。
返回閉包時牢記的一點就是:返回函式不要引用任何迴圈變數,或者後續會發生變化的變數。
如果一定要引用迴圈變數怎麼辦?方法是再建立一個函式,用該函式的引數繫結迴圈變數當前的值,無論該迴圈變數後續如何更改,已繫結到函式引數的值不變:
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
注意這裡用了一個“建立一個匿名函式並立刻執行”的語法:
(function (x) {
    return x * x;
})(3); // 9
理論上講,建立一個匿名函式並立刻執行可以這麼寫:
function (x) { return x * x } (3);
但是由於JavaScript語法解析的問題,會報SyntaxError錯誤,因此需要用括號把整個函式定義括起來:
(function (x) { return x * x }) (3);
通常,一個立即執行的匿名函式可以把函式體拆開,一般這麼寫:
(function (x) {
    return x * x;
})(3);
說了這麼多,難道閉包就是為了返回一個函式然後延遲執行嗎?
在面向物件的程式設計語言裡,比如Java和C++,要在物件內部封裝一個私有變數,可以用private修飾一個成員變數。
在沒有class機制,只有函式的語言裡,藉助閉包,同樣可以封裝一個私有變數。我們用JavaScript建立一個計數器:
'use strict';
function create_counter(initial) {
    var x = initial || 0;
    return {
        inc: function () {
            x += 1;
            return x;
        }
    }
}
它用起來像這樣:
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
在返回的物件中,實現了一個閉包,該閉包攜帶了區域性變數x,並且,從外部程式碼根本無法訪問到變數x。換句話說,閉包就是攜帶狀態的函式,並且它的狀態可以完全對外隱藏起來。
閉包還可以把多引數的函式變成單引數的函式。例如,要計算xy可以用Math.pow(x, y)函式,不過考慮到經常計算x2或x3,我們可以利用閉包建立新的函式pow2和pow3:
function make_pow(n) {
    return function (x) {
        return Math.pow(x, n);
    }
}
// 建立兩個新函式:
var pow2 = make_pow(2);
var pow3 = make_pow(3);
pow2(5); // 25
pow3(7); // 343
腦洞大開

很久很久以前,有個叫阿隆佐·邱奇的帥哥,發現只需要用函式,就可以用計算機實現運算,而不需要0、1、2、3這些數字和+、-、*、/這些符號。
JavaScript支援函式,所以可以用JavaScript用函式來寫這些計算。來試試:

'use strict';
// 定義數字0:
var zero = function (f) {
    return function (x) {
        return x;
    }
};
// 定義數字1:
var one = function (f) {
    return function (x) {
        return f(x);
    }
};
// 定義加法:
function add(n, m) {
    return function (f) {
        return function (x) {
            return m(f)(n(f)(x));
        }
    }
}
// 計算數字2 = 1 + 1:
var two = add(one, one);
// 計算數字3 = 1 + 2:
var three = add(one, two);
// 計算數字5 = 2 + 3:
var five = add(two, three);
// 你說它是3就是3,你說它是5就是5,你怎麼證明?
// 呵呵,看這裡:
// 給3傳一個函式,會列印3次:
(three(function () {
    console.log('print 3 times');
}))();
// 給5傳一個函式,會列印5次:
(five(function () {
    console.log('print 5 times');

}))();

(二)箭頭函式

ES6標準新增了一種新的函式:Arrow Function(箭頭函式)。為什麼叫Arrow Function?因為它的定義用的就是一個箭頭:
x => x * x
上面的箭頭函式相當於:
function (x) {
    return x * x;
}
箭頭函式相當於匿名函式,並且簡化了函式定義。箭頭函式有兩種格式,一種像上面的,只包含一個表示式,連{ ... }和return都省略掉了。還有一種可以包含多條語句,這時候就不能省略{ ... }和return:
x => {
    if (x > 0) {
        return x * x;
    }
    else {
        return - x * x;
    }
}
如果引數不是一個,就需要用括號()括起來:
// 兩個引數:
(x, y) => x * x + y * y
// 無引數:
() => 3.14
// 可變引數:
(x, y, ...rest) => {
    var i, sum = x + y;
    for (i=0; i<rest.length; i++) {
        sum += rest[i];
    }
    return sum;
}
如果要返回一個物件,就要注意,如果是單表示式,這麼寫的話會報錯:
// SyntaxError:
x => { foo: x }
因為和函式體的{ ... }有語法衝突,所以要改為:
// ok:
x => ({ foo: x })
this


箭頭函式看上去是匿名函式的一種簡寫,但實際上,箭頭函式和匿名函式有個明顯的區別:箭頭函式內部的this是詞法作用域,由上下文確定。
由於JavaScript函式對this繫結的錯誤處理,下面的例子無法得到預期結果:
var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function () {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = function () {
            return new Date().getFullYear() - this.birth; // this指向window或undefined
        };
        return fn();
    }
};
現在,箭頭函式完全修復了this的指向,this總是指向詞法作用域,也就是外層呼叫者obj:
var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function () {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = () => new Date().getFullYear() - this.birth; // this指向obj物件
        return fn();
    }
};
obj.getAge(); // 25
如果使用箭頭函式,以前的那種hack寫法:
var that = this;
就不再需要了。
由於this在箭頭函式中已經按照詞法作用域綁定了,所以,用call()或者apply()呼叫箭頭函式時,無法對this進行繫結,即傳入的第一個引數被忽略:
var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function (year) {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = (y) => y - this.birth; // this.birth仍是1990
        return fn.call({birth:2000}, year);
    }
};
obj.getAge(2015); // 25