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  • 深入理解JavaScript内部原理(3): this

    本文是翻译 http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-3-this/

    概要


    本文将进一步讨论与执行上下文密切相关的概念——this关键字。

    事实证明,this这块的内容非常的复杂,它在不同执行上下文的情况下其值都会不同,并且会相应的引发一些问题。

    很多程序员一看到this关键字,就会把它和面向对象的编程方式联系在一起,它指向利用构造器新创建出来的对象。在ECMAScript中,也支持this,然而, 正如大家所熟知的,this不仅仅只用来表示创建出来的对象。

    接下来给大家揭开在ECMAScript中this神秘的面纱。

    定义


    This是执行上下文的一个属性:

    activeExecutionContext = {
      VO: {...},
      this: thisValue
    };

    这里的VO就是前一章介绍的变量对象

    This与上下文的可执行代码类型有关,其值在进入上下文阶段就确定了,并且在执行代码阶段是不能改变的。

    让我们来详细的看看this在ECMAScript中式如何表现的。

    全局代码中This的值


    这种情况下,一切都变得非常简单,this的值总是全局对象本身;因此,可以间接地获取引用:

    // 显式定义全局对象的属性
    this.a = 10; // global.a = 10
    alert(a); // 10
     
    // 通过赋值给不受限的标识符来进行隐式定义
    b = 20;
    alert(this.b); // 20
     
    // 通过变量声明来进行隐式定义
    // 因为全局上下文中的变量对象就是全局对象本身
    var c = 30;
    alert(this.c); // 30

    函数代码中This的值


    this在函数代码中的时候,事情就变得有趣多了。这种情况下是最复杂的,并且会引发很多的问题。

    函数代码中this值的第一个特性(同时也是最主要的特性)就是:它并非静态的绑定在函数上。

    正如此前提到的,this的值是在进入上下文的阶段确定的,并且在函数代码中的话,其值每次都会大不相同

    然而,一旦进入执行代码阶段,其值就不能改变了比方说,要想给this赋一个新的值是不可能的,因为this根本就不是变量(相反的,在Python语言中,它显示定义的self对象是可以在运行时随意更改的):

    var foo = {x: 10};
     
    var bar = {
      x: 20,
      test: function () {
     
        alert(this === bar); // true
        alert(this.x); // 20
     
        this = foo; // error, 不能更改this的值
     
        alert(this.x); // 如果没有错误,则其值为10而不是20
     
      }
     
    };
     
    // 在进入上下文的时候,this的值就确定了是“bar”对象
    // 至于为什么,会在后面作详细介绍
     
    bar.test(); // true, 20
     
    foo.test = bar.test;
     
    // 但是,这个时候,this的值又会变成“foo”
    // 纵然我们调用的是同一个函数
     
    foo.test(); // false, 10

    因此,在函数代码中影响this值的因素是有很多的。

    首先,在一般的函数调用中,this的值是由激活上下文代码的调用者决定的,比如说,调用函数的外层上下文。this的值是由调用表达式的形式决定的。

    理解并谨记这一点是非常必要的,有利于在任何上下文中都能准确的确定this的值。

    影响调用上下文中的this的值的只有可能是调用表达式的形式,也就是调用函数的方式。 (一些关于JavaScript的文章和书籍中指出的“this的值取决于函数的定义方式,如果是全局函数,则this的值就会设置为全局对象,如果是某个对象的方法,则this的值就会设置为该对象”——这纯属扯淡,根本就是在误人子弟)。 正如此前大家看到的,纵然是全局函数,this的值也会随着函数调用方式的不同而不同:

    function foo() {
      alert(this);
    }
     
    foo(); // global
     
    alert(foo === foo.prototype.constructor); // true
     
    // 然而,同样的函数,以另外一种调用方式的话,this的值就不同了
     
    foo.prototype.constructor(); // foo.prototype

    调用一个对象的某个方法的时候,this的值也有可能不是该对象的:

    var foo = {
      bar: function () {
        alert(this);
        alert(this === foo);
      }
    };
     
    foo.bar(); // foo, true
     
    var exampleFunc = foo.bar;
     
    alert(exampleFunc === foo.bar); // true
     
    // 同样地,相同的函数以不同的调用方式,this的值也就不同了
     
    exampleFunc(); // global, false

    那么,究竟调用表达式的方式是如何影响this的值的呢?为了完全搞明白这其中的奥妙,首先,这里有必要先介绍一种内部类型——引用类型(the Reference type)。

    引用类型


    引用类型的值可以用伪代码表示为一个拥有两个属性的对象——base属性(属性所属的对象)以及该base对象中的propertyName属性:

    var valueOfReferenceType = {
      base: ,
      propertyName: 
    };

    引用类型的值只有可能是以下两种情况:

    1. 当处理一个标识符的时候
    2. 或者进行属性访问的时候

    关于标识符的处理会在第四章——所用域链中作介绍,这里我们只要注意的是,此算法总返回一个引用类型的值(这对this的值是至关重要的)。

    标识符其实就是变量名,函数名,函数参数名以及全局对象的未受限的属性。如下所示:

    var foo = 10;
    function bar() {}

    中间过程中,对应的引用类型的值如下所示:

    var fooReference = {
      base: global,
      propertyName: 'foo'
    };
     
    var barReference = {
      base: global,
      propertyName: 'bar'
    };

    要从引用类型的值中获取一个对象实际的值需要GetValue方法,该方法用伪代码可以描述成如下形式:

    function GetValue(value) {
     
      if (Type(value) != Reference) {
        return value;
      }
     
      var base = GetBase(value);
     
      if (base === null) {
        throw new ReferenceError;
      }
     
      return base.[[Get]](GetPropertyName(value));
     
    }

    上述代码中的[[Get]]方法返回了对象属性实际的值,包括从原型链中继承的属性:

    GetValue(fooReference); // 10
    GetValue(barReference); // function object "bar"

    对于属性访问来说,有两种方式: 点符号(这时属性名是正确的标识符并且提前已经知道了)或者中括号符号

    foo.bar();
    foo['bar']();

    中间过程中,得到如下的引用类型的值:

    var fooBarReference = {
      base: foo,
      propertyName: 'bar'
    };
     
    GetValue(fooBarReference); // function object "bar"

    问题又来了,引用类型的值又是如何影响函数上下文中this的值的呢?——非常重要。这也是本文的重点。总的来说,决定函数上下文中this的值的规则如下所示:

    函数上下文中this的值是函数调用者提供并且由当前调用表达式的形式而定的。 如果在调用括号()的左边,有引用类型的值,那么this的值就会设置为该引用类型值的base对象。 所有其他情况下(非引用类型),this的值总是null。然而,由于null对于this来说没有任何意义,因此会隐式转换为全局对象。

    如下所示:

    function foo() {
      return this;
    }
     
    foo(); // global

    上述代码中,调用括号的左侧是引用类型的值(因为foo是标识符):

    var fooReference = {
      base: global,
      propertyName: 'foo'
    };

    相应的,this的值会设置为引用类型值的base对象,这里就是全局对象。

    属性访问也是类似的:

    var foo = {
      bar: function () {
        return this;
      }
    };
     
    foo.bar(); // foo

    同样的,也是引用类型的值,它的base对象是foo对象,激活bar函数的时候,this的值就设置为foo对象了:

    var fooBarReference = {
      base: foo,
      propertyName: 'bar'
    };

    然而,同样的函数以不同的激活方式的话,this的值就完全不同了

    var test = foo.bar;
    test(); // global

    因为test也是标识符,这样就产生了另外的引用类型的值,其中base对象(全局对象)就是this的值:

    var testReference = {
      base: global,
      propertyName: 'test'
    };

    至此,我们就可以精确的解释,为什么同样的函数,以不同的调用方式激活,this的值也会不同了——答案就是处理过程中,是不同的引用类型的值:

    function foo() {
      alert(this);
    }
     
    foo(); // global, 因为
     
    var fooReference = {
      base: global,
      propertyName: 'foo'
    };
     
    alert(foo === foo.prototype.constructor); // true
     
    // 另一种调用方式
     
    foo.prototype.constructor(); // foo.prototype, 因为
     
    var fooPrototypeConstructorReference = {
      base: foo.prototype,
      propertyName: 'constructor'
    };

    如下是另外一种(典型的)利用调用表达式来动态决定this值的例子:

    function foo() {
      alert(this.bar);
    }
     
    var x = {bar: 10};
    var y = {bar: 20};
     
    x.test = foo;
    y.test = foo;
     
    x.test(); // 10
    y.test(); // 20

    函数调用以及非引用类型


    正如此前提到过的,当调用括号左侧为非引用类型的时候,this的值会设置为null,并最终变成全局对象。

    我们来考虑下如下表达式:

    (function () {
      alert(this); // null => global
    })();

    上述例子中,有函数对象,但非引用类型对象(因为它不既不是标识符也不属于属性访问),因此,this的值最终设置为全局对象。

    如下是更为复杂的例子:

    var foo = {
      bar: function () {
        alert(this);
      }
    };
     
    foo.bar(); // Reference, OK => foo
    (foo.bar)(); // Reference, OK => foo
     
    (foo.bar = foo.bar)(); // global?
    (false || foo.bar)(); // global?
    (foo.bar, foo.bar)(); // global?

    看了上述代码,你可能又有疑问了:为什么明明是属性访问,但是最终this的值不是base对象而是全局对象呢?

    这里主要疑问在最后三个表达式,这三个表达式添加了特定的操作之后,调用括号左侧就不再是引用类型的值了。

    第一种情况——非常明确,是引用类型,最终this的值设置为base对象,foo。

    第二种情况有一个组操作符(grouping operator),该操作符不会触发调用获取引用类型实际值的方法,比如:GetValue方法。 相应的,处理组操作符中间过程中——获得的仍然是一个引用类型的值,这也就解释了为什么this的值设置成了base对象,foo

    第三种情况是一个赋值操作符assignment operator),与组操作符不同的是,它会触发调用GetValue方法(参见11.13.1中的第三步)。 最后返回的时候就是一个函数对象了(而不是引用类型的值了),这就意味着this的值会设置为null,最终会变成全局对象。

    第四和第五种情况也是类似的——逗号操作符和OR逻辑表达式都会触发调用GetValue方法,于是相应地就会丢失原先的引用类型值,变成了函数类型,this的值就变成了全局对象了。

    引用类型以及null(this的值)


    有这么一种情况下,当调用表达式左侧是引用类型的值,但是this的值却是null,最终变为全局对象。 发生这种情况的条件是当引用类型值的base对象恰好为活跃对象

    当内部子函数在父函数中被调用的时候就会发生这种情况。正如第二章介绍的, 局部变量,内部函数以及函数的形参都会存储在指定函数的活跃对象中:

    function foo() {
      function bar() {
        alert(this); // global
      }
      bar(); // 和AO.bar()是一样的
    }

    活跃对象总是会返回this值为——null(用伪代码来表示,AO.bar()就相当于null.bar())。然后,如此前描述的,this的值最终会由null变为全局对象。

    当函数调用包含在with语句的代码块中,并且with对象包含一个函数属性的时候,就会出现例外的情况。with语句会将该对象添加到作用域链的最前面,在活跃对象的之前。 相应地,在引用类型的值(标识符或者属性访问)的情况下,base对象就不再是活跃对象了,而是with语句的对象。另外,值得一提的是,它不仅仅只针对内部函数,全局函数也是如此, 原因就是with对象掩盖了作用域链中更高层的对象(全局对象或者活跃对象):

    var x = 10;
     
    with ({
     
      foo: function () {
        alert(this.x);
      },
      x: 20
     
    }) {
     
      foo(); // 20
     
    }
     
    // because
     
    var  fooReference = {
      base: __withObject,
      propertyName: 'foo'
    };

    当调用的函数恰好是catch从句的参数时,情况也是类似的:在这种情况下,catch对象也会添加到作用域链的最前面,在活跃对象和全局对象之前。 然而,这个行为在ECMA-262-3中被指出是个bug,并且已经在ECMA-262-5中修正了;因此,在这种情况下,this的值应该设置为全局对象,而不是catch对象。

    try {
      throw function () {
        alert(this);
      };
    } catch (e) {
      e(); // __catchObject - in ES3, global - fixed in ES5
    }
     
    // on idea
     
    var eReference = {
      base: __catchObject,
      propertyName: 'e'
    };
     
    // 然而,既然这是个bug
    // 那就应该强制设置为全局对象
    // null => global
     
    var eReference = {
      base: global,
      propertyName: 'e'
    };

    同样的情况还会在递归调用一个非匿名函数的时候发生(函数相关的内容会在第五章作相应的介绍)。在第一次函数调用的时候,base对象是外层的活跃对象(或者全局对象), 在接下来的递归调用的时候——base对象应当是一个存储了可选的函数表达式名字的特殊对象,然而,事实却是,在这种情况下,this的值永远都是全局对象:

    (function foo(bar) {
     
      alert(this);
     
      !bar && foo(1); // "should" be special object, but always (correct) global
     
    })(); // global

    当函数作为构造器被调用时this的值


    这里要介绍的是函数上下文中关于this值的另外一种情况——当函数作为构造器被调用的时候:

    function A() {
      alert(this); // newly created object, below - "a" object
      this.x = 10;
    }
     
    var a = new A();
    alert(a.x); // 10

    在这种情况下,new操作符会调用“A”函数的内部[[Construct]]。 在对象创建之后,会调用内部的[[Call]]函数,然后所有“A”函数中this的值会设置为新创建的对象。

    手动设置函数调用时this的值


    Function.prototype上定义了两个方法(因此,它们对所有函数而言都是可访问的),允许手动指定函数调用时this的值。这两个方法是:.apply.call 它们都接受第一个参数作为调用上下文中this的值。而它们的不同点其实无关紧要:对于.apply来说,第二个参数接受数组类型(或者是类数组的对象,比如arguments), 而.call方法接受任意多的参数。这两个方法只有第一个参数是必要的——this的值。

    如下所示:

    var b = 10;
     
    function a(c) {
      alert(this.b);
      alert(c);
    }
     
    a(20); // this === global, this.b == 10, c == 20
     
    a.call({b: 20}, 30); // this === {b: 20}, this.b == 20, c == 30
    a.apply({b: 30}, [40]) // this === {b: 30}, this.b == 30, c == 40

    总结


    本文我们讨论了ECMAScript中this关键字的特性(相对C++或者Java而言,真的可以说是特性)。洗完此文对大家理解this关键字在ECMAScript中的工作原理有所帮助。

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