【JS. ES5重点笔记】执行环境和作用域

【JavaScript.ES5】执行环境和作用域

参考文献：

• Nicholas C.Zakas 《JavaScript》高级程序设计

仅为个人学习参考文献的内容记录的笔记。存在部分直接拿来的成分。不得不说，这本书写得很透彻。

引言和基本概念

执行环境是JS中很重要的概念，其定义了变量或者函数访问其他数据的权限，决定了其各自的行为。

每个函数都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。 ECMAScript 程序中的执行流正是由这个方便的机制控制着。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。作用域链的用途，是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。作用域链的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象（activation object）作为变量对象。活动对象在最开始时只包含一个变量，即 arguments 对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样，一直延续到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

标识符解是沿着作用域链一级一级往下拓展的，而搜素则是从作用域链的前端开始逐级回溯，直到找到标识符为止（找不到的话当然就报错了）。

下面请看简单的事例：

var color = "blue";

function changeColor(){
    if (color === "blue"){
        color = "red";
    } else {
        color = "blue";
        }
    }

changeColor();

alert("Color is now " + color);

通过运行可以发现，存行结果是红色，运行changecolor时，会去搜索color的值，在函数体内，未发现color的定义，于是会往外找，结果找到了color="blue"的定义，于是就会访问，获取，修改。

var color = "blue";

function changeColor(){
    var anotherColor = "red";

    function swapColors(){
        var tempColor = anotherColor;
        anotherColor = color;
        color = tempColor;
        
        //color, anotherColor, and tempColor are all accessible here
    }

    //color and anotherColor are accessible here, but not tempColor        
    swapColors();
}

changeColor();

//anotherColor and tempColor aren't accessible here, but color is
alert("Color is now " + color);

上面涉及了3个执行环境，全局、changecolor()和swapColors三种。其中全局变量是color和anotherColor。changeColor()的局部环境中有一个名为anotherColor 的变量和一个名为swapColors()的函数，但它也可以访问全局环境中的变量 color。 swapColors()的局部环境中有一个变量tempColor，该变量只能在这个环境中访问到。无论全局环境还是 changeColor()的局部环境都无权访问 tempColor。然而，在 swapColors()内部则可以访问其他两个环境中的所有变量，因为那两个环境是它的父执行环境。

延长作用域链

下列两种情况可以延长作用域链：

• try-catch语句的catch语句块

• with语句

这两个语句都会在作用域链的前端添加一个变量对象。对 with 语句来说，会将指定的对象添加到作用域链中。对 catch 语句来说，会创建一个新的变量对象，其中包含的是被抛出的错误对象的声明。

function buildUrl() {
    var qs = "?debug=true";

    with(location){
        var url = href + qs;        
    }

    return url;
}

var result = buildUrl();
alert(result);

with接受了location对象，于是变量对象就是location的所有属性和方法，变量对象就被添加在作用域链前端。buildUrl()函数中有局部变量qs。with引用变量href时，即location.href，能够被找到。引用变量qs，指的则是buildUrl()函数内部的qs。至于 with 语句内部，则定义了一个名为 url 的变量，因而 url 就成了函数执行环境的一部分，所以可以作为函数的值被返回。

没有块级的作用域

JS中并没有块级作用域。在类C语言中是有的，如条件语句，循环语句之类，大括号内属于一种作用域，但是在JS中并没有。

if (true) {
var color = "blue";
}

alert(color); //"blue"

显然，color在条件语句的大括号中，var定义的也是局部变量，但实际上，大括号外面能访问到想访问的color。

声明变量

使用 var 声明的变量会自动被添加到最接近的环境中。而且仅限于该环境。反之，如果该声明没有带，var会被自动认为是全局变量。

function add(num1, num2) {
    var sum = num1 + num2;
    return sum;
}

var result = add(10, 20); //30
alert(sum);

这里报错了，因为sum在add函数中为局部变量，从大括号外面并不能访问到sum。如果改成下面这样，就能正常运行。

function add(num1, num2) {
    sum = num1 + num2;
    return sum;
}

var result = add(10, 20); //30
alert(sum); //30

查询标识符

当在某个环境中为了读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索来确定该标识符实际代表什么。搜索过程从作用域链的前端开始，向上逐级查询与给定名字匹配的标识符。如果在局部环境中找到了该标识符，搜索过程停止，变量就绪。如果在局部环境中没有找到该变量名，则继续沿作用域链向上搜索。搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。如果在全局环境中也没有找到这个标识符，则意味着该变量尚未声明，会报错。

var color = "blue";

function getColor(){
    return color;
}

alert(getColor()); //"blue"

alert中调用了getcolor()函数，这个函数中访问了color，然而函数中并没有声明color，于是会向上找color，在全局中找到了，于是就取值。

var color = "blue";

function getColor(){
    var color = "red";
    return color;
}

alert(getColor()); //"red"
alert(color);//"blue"

getcolor函数体内有color的声明，而且是局部的，所以并不会覆盖全局的blue。在getcolor内部，color就是内部声明的color，一旦搜索到定义之后就不会再搜索，所以就是red；而外面的color则并不会因为里面的color是red而改变，所以还是blue。

补充： 变量查询也不是没有代价的。很明显，访问局部变量要比访问全局变量更快，因为不用向上搜索作用域链。 JavaScript 引擎在优化标识符查询方面做得不错，因此这个差别在将来恐怕就可以忽略不计了。