JavaScript学习记录day8-闭包、箭头函数和生成器

作者: ygqygq2 分类: 开发 发布时间: 2019-05-22 14:42

JavaScript学习记录day8-闭包、箭头函数和生成器

[TOC]

1. 函数作为返回值

高阶函数除了可以接受函数作为参数外,还可以把函数作为结果值返回。

我们来实现一个对Array的求和。通常情况下,求和的函数是这样定义的:

function sum(arr) {
    return arr.reduce(function (x, y) {
        return x + y;
    });
}

console.log(sum([1, 2, 3, 4, 5])); // 15

但是,如果不需要立刻求和,而是在后面的代码中,根据需要再计算怎么办?可以不返回求和的结果,而是返回求和的函数!

function lazy_sum(arr) {
    var sum = function () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
    return sum;
}

当我们调用lazy_sum()时,返回的并不是求和结果,而是求和函数:

var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()
调用函数f时,才真正计算求和的结果:

f(); // 15

在这个例子中,我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum,并且,内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量,当lazy_sum返回函数sum时,相关参数和变量都保存在返回的函数中,这种称为“闭包(Closure)”的程序结构拥有极大的威力。

请再注意一点,当我们调用lazy_sum()时,每次调用都会返回一个新的函数,即使传入相同的参数:

var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
console.log(f1);  // [Function: sum]
var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
console.log(f1);  // [Function: sum]

console.log(f1 === f2); // false

f1()f2()的调用结果互不影响。

2. 闭包

注意到返回的函数在其定义内部引用了局部变量arr,所以,当一个函数返回了一个函数后,其内部的局部变量还被新函数引用,所以,闭包用起来简单,实现起来可不容易。

另一个需要注意的问题是,返回的函数并没有立刻执行,而是直到调用了f()才执行。我们来看一个例子:

'use strict';

function icount() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push(function () {
            return i * i;
        });
    }
    return arr;
}

var results = icount();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

在上面的例子中,每次循环,都创建了一个新的函数,然后,把创建的3个函数都添加到一个Array中返回了。

你可能认为调用f1()f2()f3()结果应该是149,但实际结果是:

console.log(f1());  // 16
console.log(f2());  // 16
console.log(f3());  // 16

全部都是16!原因就在于返回的函数引用了变量i,但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时,它们所引用的变量i已经变成了4,因此最终结果为16

返回闭包时牢记的一点就是:返回函数不要引用任何循环变量,或者后续会发生变化的变量

如果一定要引用循环变量怎么办?方法是再创建一个函数,用该函数的参数绑定循环变量当前的值,无论该循环变量后续如何更改,已绑定到函数参数的值不变:

function count() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push((function (n) {
            return function () {
                return n * n;
            }
        })(i));
    }
    return arr;
}

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

f1(); // 1
f2(); // 4
f3(); // 9

注意这里用了一个“创建一个匿名函数并立刻执行”的语法:

(function (x) {
    return x * x;
})(3); // 9

理论上讲,创建一个匿名函数并立刻执行可以这么写:

function (x) { return x * x } (3);

但是由于JavaScript语法解析的问题,会报SyntaxError错误,因此需要用括号把整个函数定义括起来:

(function (x) { return x * x }) (3);

通常,一个立即执行的匿名函数可以把函数体拆开,一般这么写:

(function (x) {
    return x * x;
})(3);

说了这么多,难道闭包就是为了返回一个函数然后延迟执行吗?

当然不是!闭包有非常强大的功能。举个栗子:

在面向对象的程序设计语言里,比如Java和C++,要在对象内部封装一个私有变量,可以用private修饰一个成员变量。

在没有class机制,只有函数的语言里,借助闭包,同样可以封装一个私有变量。我们用JavaScript创建一个计数器:

'use strict';

function create_counter(initial) {
    var x = initial || 0;
    return {
        inc: function () {
            x += 1;
            return x;
        }
    }
}

它用起来像这样:

var c1 = create_counter();
console.log(c1.inc()); // 1
console.log(c1.inc()); // 2
console.log(c1.inc()); // 3

var c2 = create_counter(10);
console.log(c2.inc()); // 11
console.log(c2.inc()); // 12
console.log(c2.inc()); // 13

在返回的对象中,实现了一个闭包,该闭包携带了局部变量x,并且,从外部代码根本无法访问到变量x。换句话说,闭包就是携带状态的函数,并且它的状态可以完全对外隐藏起来。

闭包还可以把多参数的函数变成单参数的函数。例如,要计算x^y可以用Math.pow(x, y)函数,不过考虑到经常计算,我们可以利用闭包创建新的函数pow2pow3

'use strict';

function make_pow(n) {
    return function (x) {
        return Math.pow(x, n);
    }
}

// 创建两个新函数:
var pow2 = make_pow(2);
var pow3 = make_pow(3);

console.log(pow2(5)); // 25
console.log(pow3(7)); // 343

3. 箭头函数

ES6标准新增了一种新的函数:Arrow Function(箭头函数)。

为什么叫Arrow Function?因为它的定义用的就是一个箭头:

x => x * x

上面的箭头函数相当于:

function (x) {
    return x * x;
}

在继续学习箭头函数之前,请测试你的浏览器是否支持ES6的Arrow Function:

'use strict';
var fn = x => x * x;
console.log('你的浏览器支持ES6的Arrow Function!');

箭头函数相当于匿名函数,并且简化了函数定义。箭头函数有两种格式,一种像上面的,只包含一个表达式,连{ ... }return都省略掉了。还有一种可以包含多条语句,这时候就不能省略{ ... }return

x => {
    if (x > 0) {
        return x * x;
    }
    else {
        return - x * x;
    }
}

如果参数不是一个,就需要用括号()括起来:

// 两个参数:
(x, y) => x * x + y * y

// 无参数:
() => 3.14

// 可变参数:
(x, y, ...rest) => {
    var i, sum = x + y;
    for (i=0; i

如果要返回一个对象,就要注意,如果是单表达式,这么写的话会报错:

// SyntaxError:
x => { foo: x }

因为和函数体的{ ... }有语法冲突,所以要改为:

// ok:
x => ({ foo: x })
this

箭头函数看上去是匿名函数的一种简写,但实际上,箭头函数和匿名函数有个明显的区别:箭头函数内部的this是词法作用域,由上下文确定。

回顾前面的例子,由于JavaScript函数对this绑定的错误处理,下面的例子无法得到预期结果:

var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function () {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = function () {
            return new Date().getFullYear() - this.birth; // this指向window或undefined
        };
        return fn();
    }
};

现在,箭头函数完全修复了this的指向,this总是指向词法作用域,也就是外层调用者obj

var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function () {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = () => new Date().getFullYear() - this.birth; // this指向obj对象
        return fn();
    }
};
obj.getAge(); // 25

如果使用箭头函数,以前的那种hack写法:

var that = this;

就不再需要了。

由于this在箭头函数中已经按照词法作用域绑定了,所以,用call()或者apply()调用箭头函数时,无法对this进行绑定,即传入的第一个参数被忽略:

var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function (year) {
        var b = this.birth; // 1990
        var fn = (y) => y - this.birth; // this.birth仍是1990
        return fn.call({birth:2000}, year);
    }
};
console.log(obj.getAge(2015)); // 25

练习

请使用箭头函数简化排序时传入的函数:

'use strict'
var arr = [10, 20, 1, 2];

arr.sort((x, y) => {
    return x-y;
});
console.log(arr); // [1, 2, 10, 20]

4. 生成器

generator(生成器)是ES6标准引入的新的数据类型。一个generator看上去像一个函数,但可以返回多次。

ES6定义generator标准的哥们借鉴了Python的generator的概念和语法,如果你对Python的generator很熟悉,那么ES6的generator就是小菜一碟了。

我们先复习函数的概念。一个函数是一段完整的代码,调用一个函数就是传入参数,然后返回结果:

function foo(x) {
    return x + x;
}

var r = foo(1); // 调用foo函数
函数在执行过程中,如果没有遇到return语句(函数末尾如果没有return,就是隐含的return undefined;),控制权无法交回被调用的代码。

generator跟函数很像,定义如下:

function* foo(x) {
    yield x + 1;
    yield x + 2;
    return x + 3;
}

generator和函数不同的是,generator由function定义(注意多出的号),并且,除了return语句,还可以用yield返回多次。

generator就是能够返回多次的“函数”?返回多次有啥用?

我们以一个著名的斐波那契数列为例,它由0,1开头:

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 ...
要编写一个产生斐波那契数列的函数,可以这么写:

function fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        arr = [0, 1];
    while (arr.length < max) {
        [a, b] = [b, a + b];
        arr.push(b);
    }
    return arr;
}

// 测试:
fib(5); // [0, 1, 1, 2, 3]
fib(10); // [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

函数只能返回一次,所以必须返回一个Array。但是,如果换成generator,就可以一次返回一个数,不断返回多次。用generator改写如下:

function* fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        n = 0;
    while (n < max) {
        yield a;
        [a, b] = [b, a + b];
        n ++;
    }
    return;
}

直接调用试试:

fib(5); // fib {[[GeneratorStatus]]: "suspended", [[GeneratorReceiver]]: Window}

直接调用一个generator和调用函数不一样,fib(5)仅仅是创建了一个generator对象,还没有去执行它。

调用generator对象有两个方法,一是不断地调用generator对象的next()方法:

var f = fib(5);
f.next(); // {value: 0, done: false}
f.next(); // {value: 1, done: false}
f.next(); // {value: 1, done: false}
f.next(); // {value: 2, done: false}
f.next(); // {value: 3, done: false}
f.next(); // {value: undefined, done: true}

next()方法会执行generator的代码,然后,每次遇到yield x;就返回一个对象{value: x, done: true/false},然后“暂停”。返回的value就是yield的返回值,done表示这个generator是否已经执行结束了。如果donetrue,则value就是return的返回值。

当执行到donetrue时,这个generator对象就已经全部执行完毕,不要再继续调用next()了。

第二个方法是直接用for ... of循环迭代generator对象,这种方式不需要我们自己判断done

'use strict'

function* fib(max) {
    var
        t,
        a = 0,
        b = 1,
        n = 0;
    while (n < max) {
        yield a;
        [a, b] = [b, a + b];
        n ++;
    }
    return;
}

for (var x of fib(10)) {
    console.log(x); // 依次输出0, 1, 1, 2, 3, ...
}

generator和普通函数相比,有什么用?

因为generator可以在执行过程中多次返回,所以它看上去就像一个可以记住执行状态的函数,利用这一点,写一个generator就可以实现需要用面向对象才能实现的功能。例如,用一个对象来保存状态,得这么写:

var fib = {
    a: 0,
    b: 1,
    n: 0,
    max: 5,
    next: function () {
        var
            r = this.a,
            t = this.a + this.b;
        this.a = this.b;
        this.b = t;
        if (this.n < this.max) {
            this.n ++;
            return r;
        } else {
            return undefined;
        }
    }
};

用对象的属性来保存状态,相当繁琐。

generator还有另一个巨大的好处,就是把异步回调代码变成“同步”代码。这个好处要等到后面学了AJAX以后才能体会到。

没有generator之前的黑暗时代,用AJAX时需要这么写代码:

ajax('http://url-1', data1, function (err, result) {
    if (err) {
        return handle(err);
    }
    ajax('http://url-2', data2, function (err, result) {
        if (err) {
            return handle(err);
        }
        ajax('http://url-3', data3, function (err, result) {
            if (err) {
                return handle(err);
            }
            return success(result);
        });
    });
});

回调越多,代码越难看。

有了generator的美好时代,用AJAX时可以这么写:

try {
    r1 = yield ajax('http://url-1', data1);
    r2 = yield ajax('http://url-2', data2);
    r3 = yield ajax('http://url-3', data3);
    success(r3);
}
catch (err) {
    handle(err);
}

看上去是同步的代码,实际执行是异步的。

练习

要生成一个自增的ID,可以编写一个next_id()函数:

var current_id = 0;

function next_id() {
    current_id ++;
    return current_id;
}

由于函数无法保存状态,故需要一个全局变量current_id来保存数字。

不用闭包,试用generator改写:

'use strict';
function* next_id() {
    var i = 1;
    while (true) {
        yield i++;
    }
}

// 测试:
var
    x,
    pass = true,
    g = next_id();
for (x = 1; x < 100; x ++) {
    if (g.next().value !== x) {
        pass = false;
        console.log('测试失败!');
        break;
    }
}
if (pass) {
    console.log('测试通过!');
}

学习参考教程:http://www.liaoxuefeng.com

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