函数的扩展

函数的扩展

九月 1, 2019 阅读 8 字数 10840 评论 0 喜欢 0

函数参数的默认值

基本用法

ES6 之前,不能直接为函数的参数指定默认值,只能采用变通的方法。

function log(x, y) 

上面代码检查函数log的参数y有没有赋值,如果没有,则指定默认值为World。这种写法的缺点在于,如果参数y赋值了,但是对应的布尔值为false,则该赋值不起作用。就像上面代码的最后一行,参数y等于空字符,结果被改为默认值。

为了避免这个问题,通常需要先判断一下参数y是否被赋值,如果没有,再等于默认值。


if (typeof y === ’undefined’) { y = ’World’; }

ES6 允许为函数的参数设置默认值,即直接写在参数定义的后面。

function log(x, y = ’World’) 

可以看到,ES6 的写法比 ES5 简洁许多,而且非常自然。下面是另一个例子。

function Point(x = 0, y = 0) 

除了简洁,ES6 的写法还有两个好处:首先,阅读代码的人,可以立刻意识到哪些参数是可以省略的,不用查看函数体或文档;其次,有利于将来的代码优化,即使未来的版本在对外接口中,彻底拿掉这个参数,也不会导致以前的代码无法运行。

参数变量是默认声明的,所以不能用letconst再次声明。

function foo(x = 5) 

上面代码中,参数变量x是默认声明的,在函数体中,不能用letconst再次声明,否则会报错。

使用参数默认值时,函数不能有同名参数。

function foo(x, x, y) 

另外,一个容易忽略的地方是,参数默认值不是传值的,而是每次都重新计算默认值表达式的值。也就是说,参数默认值是惰性求值的。

function foo(p = x + 1) 

上面代码中,参数p的默认值是x + 1。这时,每次调用函数foo,都会重新计算x + 1,而不是默认p等于 100。

与解构赋值默认值结合使用

参数默认值可以与解构赋值的默认值,结合起来使用。

function foo({x, y = 5}) 

上面代码只使用了对象的解构赋值默认值,没有使用函数参数的默认值。只有当函数foo的参数是一个对象时,变量xy才会通过解构赋值生成。如果函数foo调用时没提供参数,变量xy就不会生成,从而报错。通过提供函数参数的默认值,就可以避免这种情况。

function foo({x, y = 5} = {}) 

上面代码指定,如果没有提供参数,函数foo的参数默认为一个空对象。

下面是另一个解构赋值默认值的例子。

function fetch(url, { body = ’’, method = ’GET’, headers = {} }) 

上面代码中,如果函数fetch的第二个参数是一个对象,就可以为它的三个属性设置默认值。这种写法不能省略第二个参数,如果结合函数参数的默认值,就可以省略第二个参数。这时,就出现了双重默认值。

function fetch(url, { body = ’’, method = ’GET’, headers = {} } = {}) 

上面代码中,函数fetch没有第二个参数时,函数参数的默认值就会生效,然后才是解构赋值的默认值生效,变量method才会取到默认值GET

作为练习,请问下面两种写法有什么差别?

function m1({x = 0, y = 0} = {}) 

上面两种写法都对函数的参数设定了默认值,区别是写法一函数参数的默认值是空对象,但是设置了对象解构赋值的默认值;写法二函数参数的默认值是一个有具体属性的对象,但是没有设置对象解构赋值的默认值。

x

参数默认值的位置

通常情况下,定义了默认值的参数,应该是函数的尾参数。因为这样比较容易看出来,到底省略了哪些参数。如果非尾部的参数设置默认值,实际上这个参数是没法省略的。

function f(x = 1, y) 

上面代码中,有默认值的参数都不是尾参数。这时,无法只省略该参数,而不省略它后面的参数,除非显式输入undefined

如果传入undefined,将触发该参数等于默认值,null则没有这个效果。

function foo(x = 5, y = 6) 

上面代码中,x参数对应undefined,结果触发了默认值,y参数等于null,就没有触发默认值。

函数的 length 属性

指定了默认值以后,函数的length属性,将返回没有指定默认值的参数个数。也就是说,指定了默认值后,length属性将失真。

function (a) 

上面代码中,length属性的返回值,等于函数的参数个数减去指定了默认值的参数个数。比如,上面最后一个函数,定义了 3 个参数,其中有一个参数c指定了默认值,因此length属性等于3减去1,最后得到2

这是因为length属性的含义是,该函数预期传入的参数个数。某个参数指定默认值以后,预期传入的参数个数就不包括这个参数了。同理,后文的 rest 参数也不会计入length属性。

function(...args) 

如果设置了默认值的参数不是尾参数,那么length属性也不再计入后面的参数了。

function (a = 0, b, c) 

作用域

一旦设置了参数的默认值,函数进行声明初始化时,参数会形成一个单独的作用域(context)。等到初始化结束,这个作用域就会消失。这种语法行为,在不设置参数默认值时,是不会出现的。

function f(x, y = x) 

上面代码中,参数y的默认值等于变量x。调用函数f时,参数形成一个单独的作用域。在这个作用域里面,默认值变量x指向第一个参数x,而不是全局变量x,所以输出是2

再看下面的例子。

function f(y = x) 

上面代码中,函数f调用时,参数y = x形成一个单独的作用域。这个作用域里面,变量x本身没有定义,所以指向外层的全局变量x。函数调用时,函数体内部的局部变量x影响不到默认值变量x

如果此时,全局变量x不存在,就会报错。

function f(y = x) 

下面这样写,也会报错。

function foo(x = x) 

上面代码中,参数x = x形成一个单独作用域。实际执行的是let x = x,由于暂时性死区的原因,这行代码会报错”x 未定义“。

如果参数的默认值是一个函数,该函数的作用域也遵守这个规则。请看下面的例子。

function bar(func = () => foo) 

上面代码中,函数bar的参数func的默认值是一个匿名函数,返回值为变量foo。函数参数形成的单独作用域里面,并没有定义变量foo,所以foo指向外层的全局变量foo,因此输出outer

如果写成下面这样,就会报错。

function bar(func = () => foo) 

上面代码中,匿名函数里面的foo指向函数外层,但是函数外层并没有声明变量foo,所以就报错了。

下面是一个更复杂的例子。

function foo(x, y = function() 

上面代码中,函数foo的参数形成一个单独作用域。这个作用域里面,首先声明了变量x,然后声明了变量yy的默认值是一个匿名函数。这个匿名函数内部的变量x,指向同一个作用域的第一个参数x。函数foo内部又声明了一个内部变量x,该变量与第一个参数x由于不是同一个作用域,所以不是同一个变量,因此执行y后,内部变量x和外部全局变量x的值都没变。

如果将var x = 3var去除,函数foo的内部变量x就指向第一个参数x,与匿名函数内部的x是一致的,所以最后输出的就是2,而外层的全局变量x依然不受影响。

function foo(x, y = function() 

应用

利用参数默认值,可以指定某一个参数不得省略,如果省略就抛出一个错误。

function throwIfMissing() 

上面代码的foo函数,如果调用的时候没有参数,就会调用默认值throwIfMissing函数,从而抛出一个错误。

从上面代码还可以看到,参数mustBeProvided的默认值等于throwIfMissing函数的运行结果(注意函数名throwIfMissing之后有一对圆括号),这表明参数的默认值不是在定义时执行,而是在运行时执行。如果参数已经赋值,默认值中的函数就不会运行。

另外,可以将参数默认值设为undefined,表明这个参数是可以省略的。

function foo(optional = undefined) 

rest 参数

ES6 引入 rest 参数(形式为...变量名),用于获取函数的多余参数,这样就不需要使用arguments对象了。rest 参数搭配的变量是一个数组,该变量将多余的参数放入数组中。

function add(...values) 

上面代码的add函数是一个求和函数,利用 rest 参数,可以向该函数传入任意数目的参数。

下面是一个 rest 参数代替arguments变量的例子。

function sortNumbers() 

上面代码的两种写法,比较后可以发现,rest 参数的写法更自然也更简洁。

arguments对象不是数组,而是一个类似数组的对象。所以为了使用数组的方法,必须使用Array.prototype.slice.call先将其转为数组。rest 参数就不存在这个问题,它就是一个真正的数组,数组特有的方法都可以使用。下面是一个利用 rest 参数改写数组push方法的例子。

function push(array, ...items) 

注意,rest 参数之后不能再有其他参数(即只能是最后一个参数),否则会报错。

function f(a, ...b, c) 

函数的length属性,不包括 rest 参数。

function(a) 

严格模式

从 ES5 开始,函数内部可以设定为严格模式。

function doSomething(a, b) 

ES2016 做了一点修改,规定只要函数参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,那么函数内部就不能显式设定为严格模式,否则会报错。

function doSomething(a, b = a) 

这样规定的原因是,函数内部的严格模式,同时适用于函数体和函数参数。但是,函数执行的时候,先执行函数参数,然后再执行函数体。这样就有一个不合理的地方,只有从函数体之中,才能知道参数是否应该以严格模式执行,但是参数却应该先于函数体执行。

function doSomething(value = 070) 

上面代码中,参数value的默认值是八进制数070,但是严格模式下不能用前缀0表示八进制,所以应该报错。但是实际上,JavaScript 引擎会先成功执行value = 070,然后进入函数体内部,发现需要用严格模式执行,这时才会报错。

虽然可以先解析函数体代码,再执行参数代码,但是这样无疑就增加了复杂性。因此,标准索性禁止了这种用法,只要参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,就不能显式指定严格模式。

两种方法可以规避这种限制。第一种是设定全局性的严格模式,这是合法的。

function doSomething(a, b = a) 

第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。

function () 

name 属性

函数的name属性,返回该函数的函数名。

function foo() 

这个属性早就被浏览器广泛支持,但是直到 ES6,才将其写入了标准。

需要注意的是,ES6 对这个属性的行为做出了一些修改。如果将一个匿名函数赋值给一个变量,ES5 的name属性,会返回空字符串,而 ES6 的name属性会返回实际的函数名。

function () 

上面代码中,变量f等于一个匿名函数,ES5 和 ES6 的name属性返回的值不一样。

如果将一个具名函数赋值给一个变量,则 ES5 和 ES6 的name属性都返回这个具名函数原本的名字。

function baz() 

Function构造函数返回的函数实例,name属性的值为anonymous


(new Function).name // "anonymous"

bind返回的函数,name属性值会加上bound前缀。

function foo() 

箭头函数

基本用法

ES6 允许使用“箭头”(=>)定义函数。

v =>

如果箭头函数不需要参数或需要多个参数,就使用一个圆括号代表参数部分。

() =>

如果箭头函数的代码块部分多于一条语句,就要使用大括号将它们括起来,并且使用return语句返回。

(num1, num2) =>

由于大括号被解释为代码块,所以如果箭头函数直接返回一个对象,必须在对象外面加上括号,否则会报错。

id =>

下面是一种特殊情况,虽然可以运行,但会得到错误的结果。

() =>

上面代码中,原始意图是返回一个对象{ a: 1 },但是由于引擎认为大括号是代码块,所以执行了一行语句a: 1。这时,a可以被解释为语句的标签,因此实际执行的语句是1;,然后函数就结束了,没有返回值。

如果箭头函数只有一行语句,且不需要返回值,可以采用下面的写法,就不用写大括号了。

() =>

箭头函数可以与变量解构结合使用。

({ first, last }) =>

箭头函数使得表达更加简洁。

n =>

上面代码只用了两行,就定义了两个简单的工具函数。如果不用箭头函数,可能就要占用多行,而且还不如现在这样写醒目。

箭头函数的一个用处是简化回调函数。

function (x) 

另一个例子是

function (a, b) 

下面是 rest 参数与箭头函数结合的例子。

(...nums) =>

使用注意点

箭头函数有几个使用注意点。

(1)函数体内的this对象,就是定义时所在的对象,而不是使用时所在的对象。

(2)不可以当作构造函数,也就是说,不可以使用new命令,否则会抛出一个错误。

(3)不可以使用arguments对象,该对象在函数体内不存在。如果要用,可以用 rest 参数代替。

(4)不可以使用yield命令,因此箭头函数不能用作 Generator 函数。

上面四点中,第一点尤其值得注意。this对象的指向是可变的,但是在箭头函数中,它是固定的。

function foo() 

上面代码中,setTimeout的参数是一个箭头函数,这个箭头函数的定义生效是在foo函数生成时,而它的真正执行要等到 100 毫秒后。如果是普通函数,执行时this应该指向全局对象window,这时应该输出21。但是,箭头函数导致this总是指向函数定义生效时所在的对象(本例是{id: 42}),所以输出的是42

箭头函数可以让setTimeout里面的this,绑定定义时所在的作用域,而不是指向运行时所在的作用域。下面是另一个例子。

function Timer() 

上面代码中,Timer函数内部设置了两个定时器,分别使用了箭头函数和普通函数。前者的this绑定定义时所在的作用域(即Timer函数),后者的this指向运行时所在的作用域(即全局对象)。所以,3100 毫秒之后,timer.s1被更新了 3 次,而timer.s2一次都没更新。

箭头函数可以让this指向固定化,这种特性很有利于封装回调函数。下面是一个例子,DOM 事件的回调函数封装在一个对象里面。

id

上面代码的init方法中,使用了箭头函数,这导致这个箭头函数里面的this,总是指向handler对象。否则,回调函数运行时,this.doSomething这一行会报错,因为此时this指向document对象。

this指向的固定化,并不是因为箭头函数内部有绑定this的机制,实际原因是箭头函数根本没有自己的this,导致内部的this就是外层代码块的this。正是因为它没有this,所以也就不能用作构造函数。

所以,箭头函数转成 ES5 的代码如下。

function foo() 

上面代码中,转换后的 ES5 版本清楚地说明了,箭头函数里面根本没有自己的this,而是引用外层的this

请问下面的代码之中有几个this

function foo() 

上面代码之中,只有一个this,就是函数foothis,所以t1t2t3都输出同样的结果。因为所有的内层函数都是箭头函数,都没有自己的this,它们的this其实都是最外层foo函数的this

除了this,以下三个变量在箭头函数之中也是不存在的,指向外层函数的对应变量:argumentssupernew.target

function foo() 

上面代码中,箭头函数内部的变量arguments,其实是函数fooarguments变量。

另外,由于箭头函数没有自己的this,所以当然也就不能用call()apply()bind()这些方法去改变this的指向。

function() 

上面代码中,箭头函数没有自己的this,所以bind方法无效,内部的this指向外部的this

长期以来,JavaScript 语言的this对象一直是一个令人头痛的问题,在对象方法中使用this,必须非常小心。箭头函数”绑定”this,很大程度上解决了这个困扰。

嵌套的箭头函数

箭头函数内部,还可以再使用箭头函数。下面是一个 ES5 语法的多重嵌套函数。

function insert(value) 

上面这个函数,可以使用箭头函数改写。

(value) =>

下面是一个部署管道机制(pipeline)的例子,即前一个函数的输出是后一个函数的输入。

(...funcs) =>

如果觉得上面的写法可读性比较差,也可以采用下面的写法。

a =>

箭头函数还有一个功能,就是可以很方便地改写 λ 演算。

f =>

上面两种写法,几乎是一一对应的。由于 λ 演算对于计算机科学非常重要,这使得我们可以用 ES6 作为替代工具,探索计算机科学。

双冒号运算符

箭头函数可以绑定this对象,大大减少了显式绑定this对象的写法(callapplybind)。但是,箭头函数并不适用于所有场合,所以现在有一个提案,提出了“函数绑定”(function bind)运算符,用来取代callapplybind调用。

函数绑定运算符是并排的两个冒号(::),双冒号左边是一个对象,右边是一个函数。该运算符会自动将左边的对象,作为上下文环境(即this对象),绑定到右边的函数上面。

function hasOwn(obj, key) 

如果双冒号左边为空,右边是一个对象的方法,则等于将该方法绑定在该对象上面。


var method = obj::obj.foo; // 等同于 var method = ::obj.foo; let log = ::console.log; // 等同于 var log = console.log.bind(console);

如果双冒号运算符的运算结果,还是一个对象,就可以采用链式写法。

x =>

尾调用优化

什么是尾调用?

尾调用(Tail Call)是函数式编程的一个重要概念,本身非常简单,一句话就能说清楚,就是指某个函数的最后一步是调用另一个函数。

function f(x)

上面代码中,函数f的最后一步是调用函数g,这就叫尾调用。

以下三种情况,都不属于尾调用。

function f(x)

上面代码中,情况一是调用函数g之后,还有赋值操作,所以不属于尾调用,即使语义完全一样。情况二也属于调用后还有操作,即使写在一行内。情况三等同于下面的代码。

function f(x)

尾调用不一定出现在函数尾部,只要是最后一步操作即可。

function f(x) 

上面代码中,函数mn都属于尾调用,因为它们都是函数f的最后一步操作。

尾调用优化

尾调用之所以与其他调用不同,就在于它的特殊的调用位置。

我们知道,函数调用会在内存形成一个“调用记录”,又称“调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用帧上方,还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束,将结果返回到AB的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用帧,以此类推。所有的调用帧,就形成一个“调用栈”(call stack)。

尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用帧,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用帧,取代外层函数的调用帧就可以了。

function f() 

上面代码中,如果函数g不是尾调用,函数f就需要保存内部变量mn的值、g的调用位置等信息。但由于调用g之后,函数f就结束了,所以执行到最后一步,完全可以删除f(x)的调用帧,只保留g(3)的调用帧。

这就叫做“尾调用优化”(Tail call optimization),即只保留内层函数的调用帧。如果所有函数都是尾调用,那么完全可以做到每次执行时,调用帧只有一项,这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。

注意,只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧,否则就无法进行“尾调用优化”。

function addOne(a)

上面的函数不会进行尾调用优化,因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one

尾递归

函数调用自身,称为递归。如果尾调用自身,就称为尾递归。

递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百个调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。但对于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误。

function factorial(n) 

上面代码是一个阶乘函数,计算n的阶乘,最多需要保存n个调用记录,复杂度 O(n) 。

如果改写成尾递归,只保留一个调用记录,复杂度 O(1) 。

function factorial(n, total) 

还有一个比较著名的例子,就是计算 Fibonacci 数列,也能充分说明尾递归优化的重要性。

非尾递归的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci (n) 

尾递归优化过的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) 

由此可见,“尾调用优化”对递归操作意义重大,所以一些函数式编程语言将其写入了语言规格。ES6 是如此,第一次明确规定,所有 ECMAScript 的实现,都必须部署“尾调用优化”。这就是说,ES6 中只要使用尾递归,就不会发生栈溢出,相对节省内存。

递归函数的改写

尾递归的实现,往往需要改写递归函数,确保最后一步只调用自身。做到这一点的方法,就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。比如上面的例子,阶乘函数 factorial 需要用到一个中间变量total,那就把这个中间变量改写成函数的参数。这样做的缺点就是不太直观,第一眼很难看出来,为什么计算5的阶乘,需要传入两个参数51

两个方法可以解决这个问题。方法一是在尾递归函数之外,再提供一个正常形式的函数。

function tailFactorial(n, total) 

上面代码通过一个正常形式的阶乘函数factorial,调用尾递归函数tailFactorial,看起来就正常多了。

函数式编程有一个概念,叫做柯里化(currying),意思是将多参数的函数转换成单参数的形式。这里也可以使用柯里化。

function currying(fn, n) 

上面代码通过柯里化,将尾递归函数tailFactorial变为只接受一个参数的factorial

第二种方法就简单多了,就是采用 ES6 的函数默认值。

function factorial(n, total = 1) 

上面代码中,参数total有默认值1,所以调用时不用提供这个值。

总结一下,递归本质上是一种循环操作。纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令,所有的循环都用递归实现,这就是为什么尾递归对这些语言极其重要。对于其他支持“尾调用优化”的语言(比如 Lua,ES6),只需要知道循环可以用递归代替,而一旦使用递归,就最好使用尾递归。

严格模式

ES6 的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。

这是因为在正常模式下,函数内部有两个变量,可以跟踪函数的调用栈。

  • func.arguments:返回调用时函数的参数。
  • func.caller:返回调用当前函数的那个函数。

尾调用优化发生时,函数的调用栈会改写,因此上面两个变量就会失真。严格模式禁用这两个变量,所以尾调用模式仅在严格模式下生效。

function restricted() 

尾递归优化的实现

尾递归优化只在严格模式下生效,那么正常模式下,或者那些不支持该功能的环境中,有没有办法也使用尾递归优化呢?回答是可以的,就是自己实现尾递归优化。

它的原理非常简单。尾递归之所以需要优化,原因是调用栈太多,造成溢出,那么只要减少调用栈,就不会溢出。怎么做可以减少调用栈呢?就是采用“循环”换掉“递归”。

下面是一个正常的递归函数。

function sum(x, y) 

上面代码中,sum是一个递归函数,参数x是需要累加的值,参数y控制递归次数。一旦指定sum递归 100000 次,就会报错,提示超出调用栈的最大次数。

蹦床函数(trampoline)可以将递归执行转为循环执行。

function trampoline(f) 

上面就是蹦床函数的一个实现,它接受一个函数f作为参数。只要f执行后返回一个函数,就继续执行。注意,这里是返回一个函数,然后执行该函数,而不是函数里面调用函数,这样就避免了递归执行,从而就消除了调用栈过大的问题。

然后,要做的就是将原来的递归函数,改写为每一步返回另一个函数。

function sum(x, y) 

上面代码中,sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。

现在,使用蹦床函数执行sum,就不会发生调用栈溢出。


trampoline(sum(1, 100000)) // 100001

蹦床函数并不是真正的尾递归优化,下面的实现才是。

function tco(f) 

上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active。默认情况下,这个变量是不激活的。一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

函数参数的尾逗号

ES2017 允许函数的最后一个参数有尾逗号(trailing comma)。

此前,函数定义和调用时,都不允许最后一个参数后面出现逗号。

function clownsEverywhere( param1,
  param2 ) 

上面代码中,如果在param2bar后面加一个逗号,就会报错。

如果像上面这样,将参数写成多行(即每个参数占据一行),以后修改代码的时候,想为函数clownsEverywhere添加第三个参数,或者调整参数的次序,就势必要在原来最后一个参数后面添加一个逗号。这对于版本管理系统来说,就会显示添加逗号的那一行也发生了变动。这看上去有点冗余,因此新的语法允许定义和调用时,尾部直接有一个逗号。

function clownsEverywhere( param1,
  param2, ) 

这样的规定也使得,函数参数与数组和对象的尾逗号规则,保持一致了。

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