javascript之词法作用域及函数的运行过程

词法作用域：变量的作用域是在定义时决定而不是执行时决定，也就是说词法作用域取决于源码，通过静态分析就能确定，因此词法作用域也叫做静态作用域。 with和eval除外，所以只能说JS的作用域机制非常接近词法作用域（Lexical scope）。

下面通过几个小小的案例，开始深入的了解对理解词法作用域和闭包必不可少的，JS执行时底层的一些概念和理论知识。

经典案列重现

1、经典案例一

/*全局（window）域下的一段代码*/
function a(i) {
    var i;
    alert(i);
};
a(10);

疑问：上面的代码会输出什么呢？
答案：没错，就是弹出10。具体执行过程应该是这样的

1. a 函数有一个形参 i，调用 a 函数时传入实参 10，形参 i=10
2. 接着定义一个同名的局部变量 i，未赋值
3. alert 输出 10
4. 思考：局部变量 i 和形参 i 是同一个存储空间吗？
5. 按照定义来理解：局部变量 i 和形参 i 是同一个存储空间（引用同一个内存地址）。ECMAScript中，函数执行时，传入函数的实际参数会在函数内部用一个数组来表示，可以通过arguments对象来访问这个参数数组。命名的形参仅是提供便利，但不是必需的。javascript权威指南里说道：Arguments对象有一个非同寻常的特性。当函数具有了命名了的参数时，Arguments对象的数组元素是存放函数参数的局部变量的同义词。arguments[]数组和命名了的参数是引用同一变量的两种不同方法。用参数名改变一个参数的值时同时会改变通过arguments[]数组获得的值，反之亦然。所以可以把函数的参数想象成一早就声明了的局部变量并已赋值(如果传入参数的话)，而且此变量不管写入的值是基本类型还是引用类型，都会改变arguments[]数组对应的值，所以上面案列第3行代码定义了一个同名的局部变量i且未赋值是会被忽略的，因为ECMAScript规定在同一作用域里，如果重复声明一个变量并赋予初始值，那么它担当的不过是一个赋值语句的角色；如果重复声明一个变量但没有初始值，那么它不会对原来存在的变量有任何的影响。如下图：

          

           从上图很明显看出，在语句var i；未执行时，i的值已经是10了。另一种理解是：对【var】变量做“预解析“，也就是说在函数执行之前，【var】变量就已经声明了但未赋值，当执行到var语句时仅仅是赋值而已。所以在函数声明局部变量时，一般都写在函数体的开头，以免影响理解，如经典案例四。

2、经典案例二

/*全局（window）域下的一段代码*/
function a(i) {
    alert(i);
    alert(arguments[0]); //arguments[0]应该就是形参 i
    var i = 2;
    alert(i);
    alert(arguments[0]);
};
a(10);

疑问：上面的代码又会输出什么呢？（10,10,2,2 ）
答案：在FireBug中的运行结果是第二个10,10,2,2，猜对了… ，下面简单说一下具体执行过程

1. a 函数有一个形参i，调用 a 函数时传入实参 10，形参 i=10
2. 第一个 alert 把形参 i 的值 10 输出
3. 第二个 alert 把 arguments[0] 输出，应该也是 i
4. 接着定义个局部变量 i 并赋值为2，这时候局部变量 i=2
5. 第三个 alert 就把局部变量 i 的值 2 输出
6. 第四个alert再次把 arguments[0] 输出
7. 思考：这里能说明局部变量 i 和形参 i 的值相同吗？

3、经典案例三

/*全局（window）域下的一段代码*/
function a(i) {
    var i = i;
    alert(i);
};
a(10);

疑问：上面的代码又又会输出什么呢？（10 ）
答案：在FireBug中的运行结果是 10，下面简单说一下具体执行过程

1. 第一句声明一个与形参 i 同名的局部变量 i，根据结果我们知道，后一个 i 是指向了
2. 形参 i，所以这里就等于把形参 i 的值 10 赋了局部变量 i
3. 第二个 alert 当然就输出 10
4. 思考：结合案列二，这里基本能说明局部变量 i 和形参 i 指向了同一个存储地址！

4、经典案例四

/*全局（window）域下的一段代码*/
var i=10;
function a() {
    alert(i);
    var i = 2;
    alert(i);
};
a();

疑问：上面的代码又会输出什么呢？
答案：在FireBug中的运行结果是 undefined, 2，下面简单说一下具体执行过程

1. 第一个alert输出undefined
2. 第二个alert输出 2
3. 思考：到底怎么回事儿？           

 

看到上面的几个例子，你可能会弄错。原因是：我们能很快的写出一个方法，但到底方法内部是怎么执行的呢？执行的细节又是怎么样的呢？你可能没有进行过深入的学习和了解。要了解这些细节，那就需要了解 JS 引擎的工作方式，所以下面我们就把 JS 引擎对一个方法的解析过程进行一个稍微深入一些的介绍

解析过程

1、执行顺序

1. 编译型语言，编译步骤分为：词法分析、语法分析、语义检查、代码优化和字节生成。
2. 解释型语言，通过词法分析和语法分析得到语法分析树后，就可以开始解释执行了。这里是一个简单原始的关于解析过程的原理，仅作为参考，详细的解析过程（各种JS引擎还有不同）还需要更深一步的研究

　　JavaScript执行过程，如果一个文档流中包含多个script代码段（用script标签分隔的js代码或引入的js文件），它们的运行顺序是：

　　步骤1. 读入第一个代码段（js执行引擎并非一行一行地执行程序，而是一段一段地分析执行的）

　　步骤2. 做词法分析和语法分析，有错则报语法错误（比如括号不匹配等），并跳转到步骤5

　　步骤3. 对【var】变量和【function】定义做“预解析“（永远不会报错的，因为只解析正确的声明）

　　步骤4. 执行代码段，有错则报错（比如变量未定义）

　　步骤5. 如果还有下一个代码段，则读入下一个代码段，重复步骤2

　　步骤6. 结束

2、特殊说明
　　全局域（window）域下所有JS代码可以被看成是一个“匿名方法“，它会被自动执行，而此“匿名方法“内的其它方法则是在被显示调用的时候才被执行
3、关键步骤
　　上面的过程，我们主要是分成两个阶段

1. 解析：就是通过语法分析和预解析构造合法的语法分析树。
2. 执行：执行具体的某个function，JS引擎在执行每个函数实例时，都会创建一个执行环境（ExecutionContext）和活动对象（activeObject）（它们属于宿主对象，与函数实例的生命周期保持一致）

3、关键概念
　　到这里，我们再更强调以下一些概念，这些概念都会在下面用一个一个的实体来表示，便于大家理解

1. 语法分析树（SyntaxTree）可以直观地表示出这段代码的相关信息,具体的实现就是JS引擎创建了一些表，用来记录每个方法内的变量集（variables），方法集（functions）和作用域（scope）等
2. 执行环境（ExecutionContext）可理解为一个记录当前执行的方法【外部描述信息】的对象,记录所执行方法的类型，名称，参数和活动对象（activeObject）
3. 活动对象（activeObject）可理解为一个记录当前执行的方法【内部执行信息】的对象,记录内部变量集（variables）、内嵌函数集（functions）、实参（arguments）、作用域链（scopeChain）等执行所需信息，其中内部变量集（variables）、内嵌函数集（functions）是直接从第一步建立的语法分析树复制过来的
4. 词法作用域：变量的作用域是在定义时决定而不是执行时决定，也就是说词法作用域取决于源码，通过静态分析就能确定，因此词法作用域也叫做静态作用域。 with和eval除外，所以只能说JS的作用域机制非常接近词法作用域（Lexical scope）
5. 作用域链：词法作用域的实现机制就是作用域链（scopeChain）。作用域链是一套按名称查找（Name Lookup）的机制，首先在当前执行环境的 ActiveObject 中寻找，没找到，则顺着作用域链到父 ActiveObject 中寻找，一直找到全局调用对象（Global Object）

4、实体表示

　　

5、函数的运行过程

1. 建立执行环境（execution context）的阶段，函数将初始化各种变量，并将它们记录在一个内部的变量对象（variable object）中。记录在该变量对象中的变量依次有下面三种：（a）函数的实际参数；（b）内部的函数声明；（c）内部变量集。此时前面两种变量有了具体的值，内部变量集的值未undefined。
2. 创建实参（arguments）对象，同名的实参，形参和变量之间是【引用】关系
3. 执行方法内的赋值语句，这才会对变量集中的变量进行赋值处理
4. 变量查找规则是首先在当前执行环境的 ActiveObject 中寻找，没找到，则顺着执行环境中属性 ScopeChain 指向的 ActiveObject 中寻找，一直到 Global Object（window）
5. 方法执行完成后，内部变量值不会被重置，至于变量什么时候被销毁，请参考下面一条
6. 方法内变量的生存周期取决于方法实例是否存在活动引用，如没有就销毁活动对象
7. 6和7 是使闭包能访问到外部变量的根本原因

6、重释经典案例

　　案列一二三：根据【在一个方法中，同名的实参，形参和变量之间是引用关系，也就是JS引擎的处理是同名变量和形参都引用同一个内存地址】，所以才会有案例二中的修改arguments会影响到局部变量的情况出现

　　案例四：根据【JS引擎变量查找规则，首先在当前执行环境的 ActiveObject 中寻找，没找到，则顺着执行环境中属性 ScopeChain 指向的 ActiveObject 中寻找，一直到 Global Object（window）】，所以在案例四中，因为在当前的ActiveObject中找到了有变量 i 的定义，只是值为 “undefined”，所以直接输出 “undefined” 了