JavaScript函数表达式、递归与闭包详解

函数声明与函数表达式的区别

在JavaScript中，定义函数主要有两种形式：函数声明和函数表达式。

函数声明的标准语法如下：

function functionName(arg0,arg1,arg2){
 //函数体
}

首先使用function关键字，随后紧跟函数名称。

Firefox、Safari、Chrome和Opera等浏览器提供了一个非标准的name属性，用于获取函数定义时的名称。该属性的值始终等于function关键字后的标识符。

//只在FF,Safari,Chrome和Opera有效
alert(functionName.name)//functionName

函数声明具有提升特性（hoisting），即在代码执行阶段之前，引擎会先读取并解析所有函数声明。因此，即使函数调用语句位于声明语句之前，代码也能正常执行。

sayHi();
function sayHi(){
 alert("Hi!");
}

这种提升机制确保了函数可以在声明之前被调用，而不会抛出错误。

另一种定义方式称为函数表达式。

var functionName=function(arg0,arg0,arg2){
 //函数体
}

这种写法看似普通的变量赋值，即创建一个函数并将其赋值给变量functionName。此时创建的函数被称为匿名函数（anonymous function），因为function关键字后没有标识符，匿名函数有时也被称为拉姆达函数。其name属性默认为空字符串。

与函数声明不同，函数表达式必须在使用前完成赋值操作。

若未赋值直接调用，代码将引发错误：

syaHi();//Uncaught ReferenceError: syaHi is not defined
var sayHi=function(){
 alert("Hi!");
}

应避免在条件语句中直接定义函数，这在ECMAScript标准中属于无效语法。虽然部分JavaScript引擎会尝试修正此类错误，但不同浏览器的处理行为存在差异。

//不要这样做
if(condition){
 function sayHi(){
  alert("Hi!");
 }
}else{
 function sayHi(){
  alert("Yo!");
 }
}

若改用函数表达式，则可避免此类问题。

//可以这样做
var sayHi;
if(condition){
 sayHi=function(){
  alert("Hi!");
 }
}else{
 sayHi=function(){
  alert("Yo!");
 }
}

既然可以将函数赋值给变量，自然也能将函数作为返回值返回给其他函数。

function creatComparisonFunction(propertyName){
 return function(object1,object2){
  var value1=object1[propertyName];
  var value2=object2[propertyName];
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 };
}

函数creatComparisonFunction()返回了一个匿名函数。该返回的函数可被赋值给变量或通过其他方式调用；但在creatComparisonFunction()内部，它始终是匿名的。在将函数作为值传递的场景中，均可使用匿名函数。

递归函数与arguments.callee

7.1 递归

递归函数是指通过名字调用自身来构建的函数。

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

上述代码展示了一个经典的阶乘递归函数。然而，下面的代码可能导致错误：

var anotherFactorial=factorial;
factorial=null;
alert(anotherFactorial(4));//Uncaught TypeError: factorial is not a function

上述代码先将factorial()函数保存在变量anotherFactorial中，随后将factorial变量设为null，此时指向原始函数的引用仅剩一个。当调用anotherFactorial()时，由于内部执行factorial()，而factorial()已不再是函数，因此会引发错误。

此时，使用arguments.callee可以解决该问题。

arguments.callee是一个指向当前正在执行函数的指针，因此可以利用它来实现函数的递归调用。

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

在编写递归函数时，使用arguments.callee比直接使用函数名更为安全，因为它能确保无论函数名如何变化，调用都不会出错。

然而，在严格模式下，无法通过脚本访问arguments.callee。

不过，可以使用命名函数表达式来达到相同的效果。

var factorial=(function f(num){
 if(num<=1){
  return 1;
 }else{
  return num*f(num-1);
 }
});
console.log(factorial(4));//24

闭包的作用域链机制

7.2 闭包

闭包是指有权访问另一个函数作用域中变量的函数。创建闭包的常见方式，是在一个函数内部定义另一个函数。

function creatComparisonFunction(propertyName){
 return function(object1,object2){
  var value1=object1[propertyName];
  var value2=object2[propertyName];
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 };
}

加粗的两行代码属于内部函数（一个匿名函数），这两行代码访问了外部函数中的变量propertyName。即使该内部函数被返回并在其他地方调用，它仍能访问变量propertyName。之所以能访问该变量，是因为内部函数的作用域链中包含了creatComparisonFunction()的作用域。

当函数被调用时，会创建一个执行环境（execution context）及相应的作用域链。随后，使用arguments和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象（activation object）。但在作用域链中，外部函数的活动对象始终处于第二位，外部函数的外部函数的活动对象处于第三位，以此类推，直至作为作用域链终点的全局执行环境。

在函数执行过程中，为了读取和写入变量的值，就需要在作用域链中查找变量。

function compare(value1,value2){
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 }
 var result=compare(5,10)
 console.log(result)//-1

上述代码先定义了compare()函数，随后在全局作用域中调用它。当调用compare()时，会创建一个包含arguments、value1、value2的活动对象。全局执行环境的变量对象（包含result和compare）在compare()执行环境的作用域链中处于第二位。

后台的每个执行环境都有一个表示变量的对象——变量对象。全局环境的变量对象始终存在，而像compare()函数这样的局部环境的变量对象，则仅在函数执行过程中存在。在创建compare()函数时，会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链，这个作用域链被保存在内部的[[Scope]]属性中。当调用compare()函数时，会为函数创建一个执行环境，并通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象来构建执行环境的作用域链。此后，又有一个活动对象（在此作为变量对象使用）被创建并被推入执行环境作用域链的前端。

作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表，它只引用但不实际包含变量对象。

无论何时在函数中访问一个变量，就会从作用域链中搜索具有相应名字的变量。一般来讲，当函数执行完毕后，局部活动对象就会被销毁，内存中仅保留全局作用域（全局执行环境的变量对象）。但是，闭包的情况有所不同。

在另一个函数内部定义的函数会将包含函数（即外部函数）的活动对象添加到它的作用域中。

var compare=creatComparisonFunction("name");
var result=comapre({name:"Nicholas"},{name:"Greg"});

下图展示了上述代码执行时，包含函数与内部匿名函数的作用域情况。

当createComparisonFunction()函数返回后，其执行环境的作用域会被销毁，但它的活动对象仍然会留在内存中；直到匿名函数被销毁后，createComparisonFunction()的活动对象才会被销毁。

//创建函数
 var compare=creatComparisonFunction("name");
 //调用函数
 var result=comapre({name:"Nicholas"},{name:"Greg"});
 //解除对匿名函数的引用(以便释放内存)
 compareNames=null;

通过将compareNames设置为等于null解除该函数的引用，就等于通知垃圾回收例程将其清除。随着匿名函数作用域的销毁，其他作用域（除了全局作用域）也都可以安全地销毁了。

由于闭包会携带包含它的函数的作用域，因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包可能会导致内存占用过多，需谨慎使用。

闭包中的变量引用陷阱

7.2.1 闭包和变量

作用域链的这种配置机制引出了一个值得注意的副作用，即闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值。

闭包里所保存的是整个变量对象，而不是某个特殊的变量。

function createFunctions(){
 var result=new Array();

 for(var i=0;i<10;i++){
  result[i]=function(){
   return i;
  };
 }
 return result;
}

上述代码中这个函数会返回一个函数数组。表面上看，似乎每个函数都应该返回自己的索引值，但实际上，每个函数都返回10。因为每个函数的作用域链中都保存着createFunctions()函数的活动对象，所以它们引用的都是同一个变量i。当createFunction()函数返回后，变量i的值是10，此时每个函数都引用着保存变量i的同一个变量对象，所以在每个函数内部i的值都是10。

但是，我们可以通过创建另一个匿名函数来强制让闭包的行为符合预期。

function createFunctions(){
 var result=new Array();

 for(var i=0;i<10;i++){
  result[i]=function(num){
   return function(){
    return num;
   }
  }(i);
 }
 return result;
}

重写之后，每个函数就会返回各自不同的索引值了。在这个版本中，我们没有直接把闭包赋值给数组，而是定义了一个匿名函数，并将立即执行匿名函数的结果赋给数组。这里的匿名函数有一个参数num，也就是最终的函数要返回的值。在调用每个匿名函数时，我们传入了变量i。由于函数参数是按值传递的，所以就会将变量i的当前值复制给参数num。而在这个匿名函数内部，又创建并返回了一个访问num的闭包。这样一来，result数组中的每个函数都有自己num变量的一个副本，因此就可以返回各自不同的数值了。

闭包中的this对象处理

7.2.2 关于this对象

this对象是在运行时绑定函数的执行环境：在全局函数中，this等于window，而当函数被作为某个对象的方法调用时，this等于那个对象。不过，匿名函数的执行环境具有全局性，因此其this对象通常指向window。

var name="the window";
var object={
 name:"my object",

 getNameFunc:function(){
  return function(){
   return this.name;
  };
 }
};
alert(object.getNameFunc()());//the window(在非严格模式下)

每个函数在被调用时都会自动取得两个特殊变量：this和arguments。内部函数在搜索这两个变量时，只会搜索到其活动对象为止，因此永远不可能直接访问外部函数中的这两个变量。

不过，把外部作用域中的this对象保存在一个闭包能够访问到的变量里，就可以让闭包访问该对象了。

var name="the window";
var object={
 name:"my object",

 getNameFunc:function(){
  var that=this;
  return function(){
   return that.name;
  };
 }
};
alert(object.getNameFunc()());//my object

在定义匿名函数之前，我们把this对象赋值给了一个名叫that的变量。而在定义了闭包之后，闭包也可以访问这个变量，因为它是我们在包含函数中特意声明的一个变量。即使在函数返回之后，that也仍然引用着object，所以调用object.getNameFunc()()就返回了my object。

注意：this和arguments也存在同样的问题。如果想访问作用域中的arguments对象，必须将对该对象的引用保存到另一个闭包能够访问的变量中。

var name="the window";

var object={
 name:"my object",

 getName:function(){
  return this.name;
 }
};
console.log(object.getName());//my object
console.log((object.getName)());//my object
console.log((object.getName=object.getName)());//the window

最后一行代码先执行了一条赋值语句，然后再调用赋值后的结果。因为这个赋值表达式的值是函数本身，所以this的值不能得到维持，结果就返回了"this window"。

闭包导致的内存泄漏与优化

7.2.3 内存泄露

由于IE9之前的版本对JScript对象和COM对象使用不同的垃圾收集例程，因此闭包在IE的这些版本中会导致一些特殊的问题。具体来说，如果闭包的作用域链中保存着一个HTML元素，那么就意味着该元素将无法被销毁。

function assignHandlet(){
 var element=document.getElementById("someElement");
 element.onclick=function(){
  alert(element.id);
 };
}

上述代码创建了一个作为element元素事件处理程序的闭包，而这个闭包则又创建了一个循环引用。由于匿名函数保存了一个对assignHandler()的活动对象的引用，因此会导致无法减少element的引用数。只要匿名函数存在，element的引用数至少也是1，因此它所占用的内存就永远不会被回收。不过这个问题可以通过稍微改写一下代码来解决。

function assignHandlet(){
 var element=document.getElementById("someElement");
 var id=element.id;

 element.onclick=function(){
  alert(id);
 };
 element=null;
}

上述代码中，通过把element.id的一个副本保存在一个变量中，并且在闭包中引用该变量消除了循环引用。

本站友情提醒大家：闭包会引用包含函数的整个活动对象，而其中包含着element。即使闭包不直接引用element，包含函数的活动对象也仍然会保存一个引用。因此，有必要把element变量设置为null。这样就能够解除对DOM对象的引用，顺利地减少其引用数，确保正常回收其占用的内存。

下面给大家介绍下函数表达式。

在JavaScript 编程中，函数表达式是一种非常有用的技术。使用函数表达式可以无须对函数命名，从而实现动态编程。匿名函数，也称为拉姆达函数，是一种使用JavaScript 函数的强大方式。以下总结了函数表达式的特点。

函数表达式不同于函数声明。函数声明要求有名字，但函数表达式不需要。没有名字的函数表达式也叫做匿名函数。

在无法确定如何引用函数的情况下，递归函数就会变得比较复杂；递归函数应该始终使用arguments.callee 来递归地调用自身，不要使用函数名——函数名可能会发生变化。

当在函数内部定义了其他函数时，就创建了闭包。闭包有权访问包含函数内部的所有变量，原理如下。

在后台执行环境中，闭包的作用域链包含着它自己的作用域、包含函数的作用域和全局作用域。通常，函数的作用域及其所有变量都会在函数执行结束后被销毁。

但是，当函数返回了一个闭包时，这个函数的作用域将会一直在内存中保存到闭包不存在为止。

使用闭包可以在JavaScript 中模仿块级作用域（JavaScript 本身没有块级作用域的概念），要点如下。

创建并立即调用一个函数，这样既可以执行其中的代码，又不会在内存中留下对该函数的引用。结果就是函数内部的所有变量都会被立即销毁——除非将某些变量赋值给了包含作用域（即外部作用域）中的变量。闭包还可以用于在对象中创建私有变量，相关概念和要点如下。即使JavaScript 中没有正式的私有对象属性的概念，但可以使闭包来实现公有方法，而通过公有方法可以访问在包含作用域中定义的变量。有权访问私有变量的公有方法叫做特权方法。

可以使用构造函数模式、原型模式来实现自定义类型的特权方法，也可以使用模块模式、增强的模块模式来实现单例的特权方法。

JavaScript 中的函数表达式和闭包都是极其有用的特性，利用它们可以实现很多功能。不过，因为创建闭包必须维护额外的作用域，所以过度使用它们可能会占用大量内存。