函数的扩展

本文为学习笔记；

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函数参数的默认值

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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) {
  y = y || 'World';
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello World

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`

上面代码写法的缺点在于，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') {
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello

可以看到，ES6 的写法比 ES5 简洁许多，而且非常自然。

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。

使用注意事项：

• 参数变量是默认声明的，所以不能用let或const再次声明。

• 使用参数默认值时，函数不能有同名参数。

• 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：

  let x = 99;
  function foo(p = x + 1) {
    console.log(p);
  }
  
  foo() // 100
  
  x = 100;
  foo() // 101
  

  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。

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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}) {
  console.log(x, y);
}

foo({}) // undefined 5
foo({x: 1}) // 1 5
foo({x: 1, y: 2}) // 1 2
foo() // TypeError: Cannot read property 'x' of undefined

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x和y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x和y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} = {}) {
  console.log(x, y);
}

foo() // undefined 5

作为练习，请问下面两种写法有什么差别？

// 写法一
function m1({x = 0, y = 0} = {}) {
  return [x, y];
}

// 写法二
function m2({x, y} = { x: 0, y: 0 }) {
  return [x, y];
}

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。

// 函数没有参数的情况
m1() // [0, 0]
m2() // [0, 0]

// x 和 y 都有值的情况
m1({x: 3, y: 8}) // [3, 8]
m2({x: 3, y: 8}) // [3, 8]

// x 有值，y 无值的情况
m1({x: 3}) // [3, 0]
m2({x: 3}) // [3, undefined]

// x 和 y 都无值的情况
m1({}) // [0, 0];
m2({}) // [undefined, undefined]

m1({z: 3}) // [0, 0]
m2({z: 3}) // [undefined, undefined]

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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。

// 例一
function f(x = 1, y) {
  return [x, y];
}

f() // [1, undefined]
f(2) // [2, undefined])
f(, 1) // 报错
f(undefined, 1) // [1, 1]

// 例二
function f(x, y = 5, z) {
  return [x, y, z];
}

f() // [undefined, 5, undefined]
f(1) // [1, 5, undefined]
f(1, ,2) // 报错
f(1, undefined, 2) // [1, 5, 2]

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函数的额 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) {}).length // 1
(function (a = 5) {}).length // 0
(function (a, b, c = 5) {}).length // 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) {}).length // 0

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) {}).length // 0
(function (a, b = 1, c) {}).length // 1

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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。

var x = 1;

function f(x, y = x) {
  console.log(y);
}

f(2) // 2

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：

let foo = 'outer';

function bar(func = () => foo) {
  let foo = 'inner';
  console.log(func());
}

bar(); // outer

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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() {
    throw new Error('Missing parameter');
  }
  
  function foo(mustBeProvided = throwIfMissing()) {
    return mustBeProvided;
  }
  
  foo()
  // Error: Missing parameter
  
  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。
  

• 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) {
  let sum = 0;

  for (var val of values) {
    sum += val;
  }

  return sum;
}

add(2, 5, 3) // 10

下面是一个 rest 参数代替arguments变量的例子。

// arguments变量的写法
function sortNumbers() {
  return Array.prototype.slice.call(arguments).sort();
}

// rest参数的写法
const sortNumbers = (...numbers) => numbers.sort();

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。

!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。
• 函数的length属性，不包括 rest 参数。

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) {
  'use strict';
  // code
}

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。
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。

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。

'use strict';

function doSomething(a, b = a) {
  // code
}

• 第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。

const doSomething = (function () {
  'use strict';
  return function(value = 42) {
    return value;
  };
}());

name 属性

函数的name属性，返回该函数的函数名。

function foo() {}
foo.name // "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。
• 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构造函数返回的函数实例，name属性的值为anonymous。
• bind返回的函数，name属性值会加上bound前缀。

箭头函数

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基本用法

ES6 允许使用“箭头”（=>）定义函数。

var f = v => v;

// 等同于
var f = function (v) {
  return 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。

  var f = () => 5;
  // 等同于
  var f = function () { return 5 };
  
  var sum = (num1, num2) => num1 + num2;
  // 等同于
  var sum = function(num1, num2) {
    return num1 + num2;
  };
  

• 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。

  var sum = (num1, num2) => { return 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。

  // 报错
  let getTempItem = id => { id: id, name: "Temp" };
  
  // 不报错
  let getTempItem = id => ({ id: id, name: "Temp" });
  

• 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。

  let fn = () => void doesNotReturn();
  

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特点

• 箭头函数可以与变量解构结合使用。

  const full = ({ first, last }) => first + ' ' + last;
  
  // 等同于
  function full(person) {
    return person.first + ' ' + person.last;
  }
  

• 箭头函数使得表达更加简洁。

  const isEven = n => n % 2 === 0;
  const square = n => n * n;
  

• 箭头函数的一个用处是简化回调函数。

  // 正常函数写法
  [1,2,3].map(function (x) {
    return x * x;
  });
  
  // 箭头函数写法
  [1,2,3].map(x => x * x);
  

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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。 尤其注意

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。

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。

var handler = {
  id: '123456',

  init: function() {
    document.addEventListener('click',
      event => this.doSomething(event.type), false);
  },

  doSomething: function(type) {
    console.log('Handling ' + type  + ' for ' + this.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。

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：arguments、super、new.target。
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。
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。

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不适用场合

由于箭头函数使得this从“动态”变成“静态”，下面两个场合不应该使用箭头函数：

• 第一个场合是定义函数的方法，且该方法内部包括this。
• 第二个场合是需要动态this的时候，也不应使用箭头函数。

另外，如果函数体很复杂，有许多行，或者函数内部有大量的读写操作，不单纯是为了计算值，这时也不应该使用箭头函数，而是要使用普通函数，这样可以提高代码可读性。

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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) {
  return {into: function (array) {
    return {after: function (afterValue) {
      array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
      return array;
    }};
  }};
}

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]

使用箭头函数改写：

let insert = (value) => ({into: (array) => ({after: (afterValue) => {
  array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
  return array;
}})});

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]

箭头函数还有一个功能，就是可以很方便地改写 λ 演算。

// λ演算的写法
fix = λf.(λx.f(λv.x(x)(v)))(λx.f(λv.x(x)(v)))

// ES6的写法
var fix = f => (x => f(v => x(x)(v)))
               (x => f(v => x(x)(v)));

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（call、apply、bind）。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call、apply、bind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。

foo::bar;
// 等同于
bar.bind(foo);

foo::bar(...arguments);
// 等同于
bar.apply(foo, arguments);

const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
function hasOwn(obj, key) {
  return obj::hasOwnProperty(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。

import { map, takeWhile, forEach } from "iterlib";

getPlayers()
::map(x => x.character())
::takeWhile(x => x.strength > 100)
::forEach(x => console.log(x));

尾调用优化

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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){
  return g(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：

// 情况一
function f(x){
  let y = g(x);
  return y;
}

// 情况二
function f(x){
  return g(x) + 1;
}

// 情况三
function f(x){
  g(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){
  g(x);
  return undefined;
}

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) {
  if (x > 0) {
    return m(x)
  }
  return n(x);
}

上面代码中，函数m和n都属于尾调用，因为它们都是函数f的最后一步操作。

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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A，B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() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();

// 等同于
function f() {
  return g(3);
}
f();

// 等同于
g(3);

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m和n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){
  var one = 1;
  function inner(b){
    return b + one;
  }
  return inner(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。

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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) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

factorial(5) // 120

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) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120

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) {
  if ( n <= 1 ) {return 1};

  return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
}

Fibonacci(10) // 89
Fibonacci(100) // 堆栈溢出
Fibonacci(500) // 堆栈溢出

尾递归优化过的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) {
  if( n <= 1 ) {return ac2};

  return Fibonacci2 (n - 1, ac2, ac1 + ac2);
}

Fibonacci2(100) // 573147844013817200000
Fibonacci2(1000) // 7.0330367711422765e+208
Fibonacci2(10000) // Infinity

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。

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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5和1？

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) {
    if (n === 1) return total;
    return tailFactorial(n - 1, n * total);
  }
  
  function factorial(n) {
    return tailFactorial(n, 1);
  }
  
  factorial(5) // 120
  

  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) {
    return function (m) {
      return fn.call(this, m, n);
    };
  }
  
  function tailFactorial(n, total) {
    if (n === 1) return total;
    return tailFactorial(n - 1, n * total);
  }
  
  const factorial = currying(tailFactorial, 1);
  
  factorial(5) // 120
  

  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) {
    if (n === 1) return total;
    return factorial(n - 1, n * total);
  }
  
  factorial(5) // 120
  

  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() {
  'use strict';
  restricted.caller;    // 报错
  restricted.arguments; // 报错
}
restricted();

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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”。

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
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar'
);

上面代码中，如果在param2或bar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,
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar',
);

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。