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()和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()和f3()结果应该是1，4，9，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x²或x³，我们可以利用闭包创建新的函数pow2和pow3：

"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{ ... }和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{ ... }和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<rest.length; i++) {
        sum += rest[i];
    }
    return sum;
}

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done为true，则value就是return的返回值。

当执行到done为true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