重新介绍 JavaScript(JS 教程)

为什么会有这一篇“重新介绍”呢?因为 JavaScript 堪称世界上被人误解最深的编程语言。虽然常被嘲为“玩具语言”,但在它看似简洁的外衣下,还隐藏着强大的语言特性。JavaScript 目前广泛应用于众多知名应用中,对于网页和移动开发者来说,深入理解 JavaScript 就尤为必要。

我们有必要先从这门语言的历史谈起。在 1995 年 Netscape 一位名为 Brendan Eich 的工程师创造了 JavaScript,随后在 1996 年初,JavaScript 首先被应用于 Netscape 2 浏览器上。最初的 JavaScript 名为 LiveScript,但是因为一个糟糕的营销策略而被重新命名,该策略企图利用 Sun Microsystem 的 Java 语言的流行性,将它的名字从最初的 LiveScript 更改为 JavaScript——尽管两者之间并没有什么共同点。这便是之后混淆产生的根源。

几个月后,Microsoft 随 IE 3 发布推出了一个与之基本兼容的语言 JScript。又过了几个月,Netscape 将 JavaScript 提交至 Ecma International(一个欧洲标准化组织),ECMAScript 标准第一版便在 1997 年诞生了,随后在 1999 年以 ECMAScript 第三版的形式进行了更新,从那之后这个标准没有发生过大的改动。由于委员会在语言特性的讨论上发生分歧,ECMAScript 第四版尚未推出便被废除,但随后于 2009 年 12 月发布的 ECMAScript 第五版引入了第四版草案加入的许多特性。第六版标准已经于 2015 年 6 月发布。

备注: 由于这种用法更常见,从这里开始,我们将使用 JavaScript 来指代 ECMAScript。

与大多数编程语言不同,JavaScript 没有输入或输出的概念。它是一个在宿主环境(host environment)下运行的脚本语言,任何与外界沟通的机制都是由宿主环境提供的。浏览器是最常见的宿主环境,但在非常多的其他程序中也包含 JavaScript 解释器,如 Adobe Acrobat、Adobe Photoshop、SVG 图像、Yahoo!的 Widget 引擎,Node.js 之类的服务器端环境,NoSQL 数据库(如开源的 Apache CouchDB)、嵌入式计算机,以及包括 GNOME(注:GNU/Linux 上最流行的 GUI 之一)在内的桌面环境等等。

概览

JavaScript 是一种多范式的动态语言,它包含类型、运算符、标准内置(built-in)对象和方法。它的语法来源于 Java 和 C,所以这两种语言的许多语法特性同样适用于 JavaScript。JavaScript 通过原型链而不是类来支持面向对象编程(有关 ES6 类的内容参考这里Classes,有关对象原型参考见此继承与原型链)。JavaScript 同样支持函数式编程——因为它们也是对象,函数也可以被保存在变量中,并且像其他对象一样被传递。

先从任何编程语言都不可缺少的组成部分——“类型”开始。JavaScript 程序可以修改值(value),这些值都有各自的类型。JavaScript 中的类型包括:

…哦,还有看上去有些…奇怪的 undefined(未定义)类型和 null(空)类型。此外还有 Array(数组)类型,以及分别用于表示日期和正则表达式的 Date(日期)和 RegExp(正则表达式),这三种类型都是特殊的对象。严格意义上说,Function(函数)也是一种特殊的对象。所以准确来说,JavaScript 中的类型应该包括这些:

JavaScript 还有一种内置的 Error(错误)类型。但是,如果我们继续使用上面的分类,事情便容易得多;所以,现在,我们先讨论上面这些类型。

数字

根据语言规范,JavaScript 采用“遵循 IEEE 754 标准的双精度 64 位格式”("double-precision 64-bit format IEEE 754 values")表示数字。——在 JavaScript(除了BigInt)当中,**并不存在整数/整型 (Integer)。**因此在处理如下的场景时候,你一定要小心:

console.log(3 / 2);             // 1.5,not 1
console.log(Math.floor(3 / 2)); // 1

一个看上去是整数的东西,其实都是浮点数。

当然,你也需要小心这种情况:

js
0.1 + 0.2 = 0.30000000000000004

在具体实现时,整数值通常被视为 32 位整型变量,在个别实现(如某些浏览器)中也以 32 位整型变量的形式进行存储,直到它被用于执行某些 32 位整型不支持的操作,这是为了便于进行位操作。

JavaScript 支持标准的算术运算符 (en-US),包括加法、减法、取模(或取余)等等。还有一个之前没有提及的内置对象 Math(数学对象),用以处理更多的高级数学函数和常数:

js
Math.sin(3.5);
var circumference = 2 * Math.PI * r;

你可以使用内置函数 parseInt() 将字符串转换为整型。该函数的第二个可选参数表示字符串所表示数字的基(进制):

js
parseInt("123", 10); // 123
parseInt("010", 10); // 10

一些老版本的浏览器会将首字符为“0”的字符串当做八进制数字,2013 年以前的 JavaScript 实现会返回一个意外的结果:

js
parseInt("010"); //  8
parseInt("0x10"); // 16

这是因为字符串以数字 0 开头,parseInt()函数会把这样的字符串视作八进制数字;同理,0x 开头的字符串则视为十六进制数字。

如果想把一个二进制数字字符串转换成整数值,只要把第二个参数设置为 2 就可以了:

js
parseInt("11", 2); // 3

JavaScript 还有一个类似的内置函数 parseFloat(),用以解析浮点数字符串,与parseInt()不同的地方是,parseFloat() 只应用于解析十进制数字。

一元运算符 + 也可以把数字字符串转换成数值:

js
+"42"; // 42
+"010"; // 10
+"0x10"; // 16

如果给定的字符串不存在数值形式,函数会返回一个特殊的值 NaN(Not a Number 的缩写):

js
parseInt("hello", 10); // NaN

要小心 NaN:如果把 NaN 作为参数进行任何数学运算,结果也会是 NaN

js
NaN + 5; //NaN

可以使用内置函数 isNaN() 来判断一个变量是否为 NaN

js
isNaN(NaN); // true

JavaScript 还有两个特殊值:Infinity(正无穷)和 -Infinity(负无穷):

js
1 / 0; //  Infinity
-1 / 0; // -Infinity

可以使用内置函数 isFinite() 来判断一个变量是否是一个有穷数,如果类型为Infinity, -InfinityNaN 则返回 false

js
isFinite(1 / 0); // false
isFinite(Infinity); // false
isFinite(-Infinity); // false
isFinite(NaN); // false

isFinite(0); // true
isFinite(2e64); // true

isFinite("0"); // true
// 如果是纯数值类型的检测,则返回 false:
Number.isFinite("0"); // false

备注: parseInt()parseFloat() 函数会尝试逐个解析字符串中的字符,直到遇上一个无法被解析成数字的字符,然后返回该字符前所有数字字符组成的数字。但是运算符 "+"对字符串的转换方式与之不同,只要字符串含有无法被解析成数字的字符,该字符串就将被转换成 NaN。可分别使用这两种方法解析“10.2abc”这一字符串,并比较得到的结果,来理解这两种方法的区别。

字符串

JavaScript 中的字符串是一串Unicode 字符序列。这对于那些需要和多语种网页打交道的开发者来说是个好消息。更准确地说,它们是一串 UTF-16 编码单元的序列,每一个编码单元由一个 16 位二进制数表示。每一个 Unicode 字符由一个或两个编码单元来表示。

如果想表示一个单独的字符,只需使用长度为 1 的字符串。

通过访问字符串的 length(编码单元的个数)属性,可以得到它的长度。

js
"hello".length; // 5

这是我们第一次碰到 JavaScript 对象。我们有没有提过你可以像 object 一样使用字符串?是的,字符串也有 methods(方法)能让你操作字符串和获取字符串的信息。

js
"hello".charAt(0); // "h"
"hello, world".replace("world", "mars"); // "hello, mars"
"hello".toUpperCase(); // "HELLO"

其他类型

与其他类型不同,JavaScript 中的 null 表示一个空值(non-value),必须使用 null 关键字才能访问,undefined 是一个“undefined(未定义)”类型的对象,表示一个未初始化的值,也就是还没有被分配的值。我们之后再具体讨论变量,但有一点可以先简单说明一下,JavaScript 允许声明变量但不对其赋值,一个未被赋值的变量就是 undefined 类型。还有一点需要说明的是,undefined 实际上是一个不允许修改的常量。

JavaScript 包含布尔类型,这个类型的变量有两个可能的值,分别是 truefalse(两者都是关键字)。根据具体需要,JavaScript 按照如下规则将变量转换成布尔类型:

  1. false0、空字符串("")、NaNnullundefined 被转换为 false
  2. 所有其他值被转换为 true

也可以使用 Boolean() 函数进行显式转换:

js
Boolean(""); // false
Boolean(234); // true

不过一般没必要这么做,因为 JavaScript 会在需要一个布尔变量时隐式完成这个转换操作(比如在 if 条件语句中)。所以,有时我们可以把转换成布尔值后的变量分别称为 真值(true values)——即值为 true 和 假值(false values)——即值为 false;也可以分别称为“真的”(truthy)和“假的”(falsy)。

JavaScript 支持包括 &&(逻辑与)、|| (逻辑或)和!(逻辑非)在内的一些逻辑运算符。下面会有所提到。

变量

在 JavaScript 中声明一个新变量的方法是使用关键字 letconstvar

let 语句声明一个块级作用域的本地变量,并且可选的将其初始化为一个值。

js
let a;
let name = "Simon";

下面是使用 let 声明变量作用域的例子:

js
// myLetVariable 在这里 *不能* 被引用

for (let myLetVariable = 0; myLetVariable < 5; myLetVariable++) {
  // myLetVariable 只能在这里引用
}

// myLetVariable 在这里 *不能* 被引用

const 允许声明一个不可变的常量。这个常量在定义域内总是可见的。

js
const Pi = 3.14; // 设置 Pi 的值
Pi = 1; // 将会抛出一个错误因为你改变了一个常量的值。

var 是最常见的声明变量的关键字。它没有其他两个关键字的种种限制。这是因为它是传统上在 JavaScript 声明变量的唯一方法。使用 var 声明的变量在它所声明的整个函数都是可见的。

js
var a;
var name = "simon";

一个使用 var 声明变量的语句块的例子:

js
// myVarVariable 在这里 *能* 被引用

for (var myVarVariable = 0; myVarVariable < 5; myVarVariable++) {
  // myVarVariable 整个函数中都能被引用
}

// myVarVariable 在这里 *能* 被引用

如果声明了一个变量却没有对其赋值,那么这个变量的类型就是 undefined

JavaScript 与其他语言的(如 Java)的重要区别是在 JavaScript 中语句块(blocks)是没有作用域的,只有函数有作用域。因此如果在一个复合语句中(如 if 控制结构中)使用 var 声明一个变量,那么它的作用域是整个函数(复合语句在函数中)。但是从 ECMAScript Edition 6 开始将有所不同的, letconst 关键字允许你创建块作用域的变量。

运算符

JavaScript 的算术操作符包括 +-*/%——求余(与模运算相同)。赋值使用 = 运算符,此外还有一些复合运算符,如 +=-=,它们等价于 x = x operator y

js
x += 5; // 等价于 x = x + 5;

可以使用 ++-- 分别实现变量的自增和自减。两者都可以作为前缀或后缀操作符使用。

+ 操作符 (en-US) 还可以用来连接字符串:

js
"hello" + " world"; // hello world

如果你用一个字符串加上一个数字(或其他值),那么操作数都会被首先转换为字符串。如下所示:

js
"3" + 4 + 5; // 345
3 + 4 + "5"; // 75

这里不难看出一个实用的技巧——通过与空字符串相加,可以将某个变量快速转换成字符串类型。

JavaScript 中的比较操作 (en-US)使用 <><=>=,这些运算符对于数字和字符串都通用。相等的比较稍微复杂一些。由两个“=(等号)”组成的相等运算符有类型自适应的功能,具体例子如下:

js
123 == "123"; // true
1 == true; // true

如果在比较前不需要自动类型转换,应该使用由三个“=(等号)”组成的相等运算符:

js
1 === true; //false
123 === "123"; // false

JavaScript 还支持 !=!== 两种不等运算符,具体区别与两种相等运算符的区别类似。

JavaScript 还提供了 位操作符 (en-US)

控制结构

JavaScript 的控制结构与其他类 C 语言类似。可以使用 ifelse 来定义条件语句,还可以连起来使用:

js
var name = "kittens";
if (name == "puppies") {
  name += "!";
} else if (name == "kittens") {
  name += "!!";
} else {
  name = "!" + name;
}
name == "kittens!!"; // true

JavaScript 支持 while 循环和 do-while 循环。前者适合常见的基本循环操作,如果需要循环体至少被执行一次则可以使用 do-while

js
while (true) {
  // 一个无限循环!
}

var input;
do {
  input = get_input();
} while (inputIsNotValid(input));

JavaScript 的 for 循环与 C 和 Java 中的相同:使用时可以在一行代码中提供控制信息。

js
for (var i = 0; i < 5; i++) {
  // 将会执行五次
}

JavaScript 也还包括其他两种重要的 for 循环: for...of

js
for (let value of array) {
  // do something with value
}

for...in

js
for (let property in object) {
  // do something with object property
}

&&|| 运算符使用短路逻辑(short-circuit logic),是否会执行第二个语句(操作数)取决于第一个操作数的结果。在需要访问某个对象的属性时,使用这个特性可以事先检测该对象是否为空:

js
var name = o && o.getName();

或用于缓存值(当错误值无效时):

js
var name = cachedName || (cachedName = getName());

类似地,JavaScript 也有一个用于条件表达式的三元操作符:

js
var allowed = age > 18 ? "yes" : "no";

在需要多重分支时可以使用基于一个数字或字符串的 switch 语句:

js
switch (action) {
  case "draw":
    drawIt();
    break;
  case "eat":
    eatIt();
    break;
  default:
    doNothing();
}

如果你不使用 break 语句,JavaScript 解释器将会执行之后 case 中的代码。除非是为了调试,一般你并不需要这个特性,所以大多数时候不要忘了加上 break

js
switch (a) {
  case 1: // 继续向下
  case 2:
    eatIt();
    break;
  default:
    doNothing();
}

default 语句是可选的。switchcase 都可以使用需要运算才能得到结果的表达式;在 switch 的表达式和 case 的表达式是使用 === 严格相等运算符进行比较的:

js
switch (1 + 3) {
  case 2 + 2:
    yay();
    break;
  default:
    neverhappens();
}

对象

JavaScript 中的对象,Object,可以简单理解成“名称 - 值”对(而不是键值对:现在,ES 2015 的映射表(Map),比对象更接近键值对),不难联想 JavaScript 中的对象与下面这些概念类似:

  • Python 中的字典(Dictionary)
  • Perl 和 Ruby 中的散列/哈希(Hash)
  • C/C++ 中的散列表(Hash table)
  • Java 中的散列映射表(HashMap)
  • PHP 中的关联数组(Associative array)

这样的数据结构设计合理,能应付各类复杂需求,所以被各类编程语言广泛采用。正因为 JavaScript 中的一切(除了核心类型,core object)都是对象,所以 JavaScript 程序必然与大量的散列表查找操作有着千丝万缕的联系,而散列表擅长的正是高速查找。

“名称”部分是一个 JavaScript 字符串,“值”部分可以是任何 JavaScript 的数据类型——包括对象。这使用户可以根据具体需求,创建出相当复杂的数据结构。

有两种简单方法可以创建一个空对象:

js
var obj = new Object();

和:

js
var obj = {};

这两种方法在语义上是相同的。第二种更方便的方法叫作“对象字面量(object literal)”法。这种也是 JSON 格式的核心语法,一般我们优先选择第二种方法。

“对象字面量”也可以用来在对象实例中定义一个对象:

js
var obj = {
  name: "Carrot",
  _for: "Max", //'for' 是保留字之一,使用'_for'代替
  details: {
    color: "orange",
    size: 12,
  },
};

对象的属性可以通过链式(chain)表示方法进行访问:

js
obj.details.color; // orange
obj["details"]["size"]; // 12

下面的例子创建了一个对象原型,Person,和这个原型的实例,You

js
function Person(name, age) {
  this.name = name;
  this.age = age;
}

// 定义一个对象
var You = new Person("You", 24);
// 我们创建了一个新的 Person,名称是 "You"
// ("You" 是第一个参数,24 是第二个参数..)

完成创建后,对象属性可以通过如下两种方式进行赋值和访问:

js
// 点表示法 (dot notation)
obj.name = "Simon";
var name = obj.name;

和:

js
// 括号表示法 (bracket notation)
obj["name"] = "Simon";
var name = obj["name"];
// can use a variable to define a key
var user = prompt("what is your key?");
obj[user] = prompt("what is its value?");

这两种方法在语义上也是相同的。第二种方法的优点在于属性的名称被看作一个字符串,这就意味着它可以在运行时被计算,缺点在于这样的代码有可能无法在后期被解释器优化。它也可以被用来访问某些以预留关键字作为名称的属性的值:

js
obj.for = "Simon"; // 语法错误,因为 for 是一个预留关键字
obj["for"] = "Simon"; // 工作正常

备注: 从 ECMAScript 5 开始,预留关键字可以作为对象的属性名(reserved words may be used as object property names "in the buff")。这意味着当定义对象字面量时不需要用双引号了。参见 ES5 Spec.

关于对象和原型的详情参见: Object.prototype (en-US). 解释对象原型和对象原型链可以参见:继承与原型链

备注: 从 ECMAScript 2015 开始,对象键可以在创建时使用括号表示法由变量定义。{[phoneType]: 12345} 可以用来替换 var userPhone = {}; userPhone[phoneType] = 12345 .

数组

JavaScript 中的数组是一种特殊的对象。它的工作原理与普通对象类似(以数字为属性名,但只能通过[] 来访问),但数组还有一个特殊的属性——length(长度)属性。这个属性的值通常比数组最大索引大 1。

创建数组的传统方法是:

js
var a = new Array();
a[0] = "dog";
a[1] = "cat";
a[2] = "hen";
a.length; // 3

使用数组字面量(array literal)法更加方便:

js
var a = ["dog", "cat", "hen"];
a.length; // 3

注意,Array.length 并不总是等于数组中元素的个数,如下所示:

js
var a = ["dog", "cat", "hen"];
a[100] = "fox";
a.length; // 101

记住:数组的长度是比数组最大索引值多一的数。

如果试图访问一个不存在的数组索引,会得到 undefined

js
typeof a[90]; // undefined

可以通过如下方式遍历一个数组:

js
for (var i = 0; i < a.length; i++) {
  // Do something with a[i]
}

ES2015 引入了更加简洁的 for...of 循环,可以用它来遍历可迭代对象,例如数组:

js
for (const currentValue of a) {
  // Do something with currentValue
}

遍历数组的另一种方法是使用 for...in 循环,然而这并不是遍历数组元素而是数组的索引。注意,如果哪个家伙直接向 Array.prototype 添加了新的属性,使用这样的循环这些属性也同样会被遍历。所以并不推荐使用这种方法遍历数组:

js
for (var i in a) {
  // 操作 a[i]
}

ECMAScript 5 增加了另一个遍历数组的方法,forEach()

js
["dog", "cat", "hen"].forEach(function (currentValue, index, array) {
  // 操作 currentValue 或者 array[index]
});

如果想在数组后追加元素,只需要:

js
a.push(item);

除了 forEach()push(),Array(数组)类还自带了许多方法。建议查看 Array 方法的完整文档

方法名称 描述
a.toString() 返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过逗号分隔。
a.toLocaleString() 根据宿主环境的区域设置,返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过逗号分隔。
a.concat(item1[, item2[, ...[, itemN]]]) 返回一个数组,这个数组包含原先 aitem1、item2、……、itemN 中的所有元素。
a.join(sep) 返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过指定的 sep 分隔。
a.pop() 删除并返回数组中的最后一个元素。
a.push(item1, ..., itemN) item1、item2、……、itemN 追加至数组 a
a.reverse() 数组逆序(会更改原数组 a)。
a.shift() 删除并返回数组中第一个元素。
a.slice(start, end) 返回子数组,以 a[start] 开头,以 a[end] 前一个元素结尾。
a.sort([cmpfn]) 依据可选的比较函数 cmpfn 进行排序,如果未指定比较函数,则按字符顺序比较(即使被比较元素是数字)。
a.splice(start, delcount[, item1[, ...[, itemN]]]) start 开始,删除 delcount 个元素,然后插入所有的 item
a.unshift(item1[, item2[, ...[, itemN]]]) item 插入数组头部,返回数组新长度(考虑 undefined)。

函数

学习 JavaScript 最重要的就是要理解对象和函数两个部分。最简单的函数就像下面这个这么简单:

js
function add(x, y) {
  var total = x + y;
  return total;
}

这个例子包括你需要了解的关于基本函数的所有部分。一个 JavaScript 函数可以包含 0 个或多个已命名的变量。函数体中的表达式数量也没有限制。你可以声明函数自己的局部变量。return 语句在返回一个值并结束函数。如果没有使用 return 语句,或者一个没有值的 return 语句,JavaScript 会返回 undefined

已命名的参数更像是一个指示而没有其他作用。如果调用函数时没有提供足够的参数,缺少的参数会被 undefined 替代。

js
add(); // NaN
// 不能在 undefined 对象上进行加法操作

你还可以传入多于函数本身需要参数个数的参数:

js
add(2, 3, 4); // 5
// 将前两个值相加,4 被忽略了

这看上去有点蠢。函数实际上是访问了函数体中一个名为 arguments 的内部对象,这个对象就如同一个类似于数组的对象一样,包括了所有被传入的参数。让我们重写一下上面的函数,使它可以接收任意个数的参数:

js
function add() {
  var sum = 0;
  for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
    sum += arguments[i];
  }
  return sum;
}

add(2, 3, 4, 5); // 14

这跟直接写成 2 + 3 + 4 + 5 也没什么区别。我们还是创建一个求平均数的函数吧:

js
function avg() {
  var sum = 0;
  for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
    sum += arguments[i];
  }
  return sum / arguments.length;
}
avg(2, 3, 4, 5); // 3.5

这个就有用多了,但是却有些冗长。为了使代码变短一些,我们可以使用剩余参数来替换 arguments 的使用。在这方法中,我们可以传递任意数量的参数到函数中同时尽量减少我们的代码。这个剩余参数操作符在函数中以:...variable 的形式被使用。在调用函数时,它将包含所有未被捕获的参数。

js
function avg(...args) {
  var sum = 0;
  for (let value of args) {
    sum += value;
  }
  return sum / args.length;
}

avg(2, 3, 4, 5); // 3.5

备注: 在上面这段代码中,所有被传入该函数的参数都被变量 args 所持有。需要注意的是,无论“剩余参数操作符”被放置到函数声明的哪里,它都会把除了自己之前的所有参数存储起来。比如函数:function avg(firstValue, ...args) 会把传入函数的第一个值存入 firstValue,其他的参数存入 args。虽然这是一个很有用的语言特性,却也会带来新的问题。avg() 函数只接受逗号分开的参数列表——但是如果你想要获取一个数组的平均值怎么办?一种方法是将函数按照如下方式重写:

js
function avgArray(arr) {
  var sum = 0;
  for (var i = 0, j = arr.length; i < j; i++) {
    sum += arr[i];
  }
  return sum / arr.length;
}
avgArray([2, 3, 4, 5]); // 3.5

但如果能重用我们已经创建的那个函数不是更好吗?幸运的是 JavaScript 允许你通过任意函数对象的 apply() 方法来传递给它一个数组作为参数列表。

js
avg.apply(null, [2, 3, 4, 5]); // 3.5

传给 apply() 的第二个参数是一个数组,它将被当作 avg() 的参数列表使用,至于第一个参数 null,我们将在后面讨论。这也正说明了一个事实——函数也是对象。

备注: 通过使用展开语法,你也可以获得同样的效果。比如说:avg(...numbers)

JavaScript 允许你创建匿名函数:

js
var avg = function () {
  var sum = 0;
  for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
    sum += arguments[i];
  }
  return sum / arguments.length;
};

这个函数在语义上与 function avg() 相同。你可以在代码中的任何地方定义这个函数,就像写普通的表达式一样。基于这个特性,有人发明出一些有趣的技巧。与 C 中的块级作用域类似,下面这个例子隐藏了局部变量:

js
var a = 1;
var b = 2;
(function () {
  var b = 3;
  a += b;
})();

a; // 4
b; // 2

JavaScript 允许以递归方式调用函数。递归在处理树形结构(比如浏览器 DOM)时非常有用。

js
function countChars(elm) {
  if (elm.nodeType == 3) {
    // 文本节点
    return elm.nodeValue.length;
  }
  var count = 0;
  for (var i = 0, child; (child = elm.childNodes[i]); i++) {
    count += countChars(child);
  }
  return count;
}

这里需要说明一个潜在问题——既然匿名函数没有名字,那该怎么递归调用它呢?在这一点上,JavaScript 允许你命名这个函数表达式。你可以命名立即调用的函数表达式(IIFE——Immediately Invoked Function Expression),如下所示:

js
var charsInBody = (function counter(elm) {
  if (elm.nodeType == 3) {
    // 文本节点
    return elm.nodeValue.length;
  }
  var count = 0;
  for (var i = 0, child; (child = elm.childNodes[i]); i++) {
    count += counter(child);
  }
  return count;
})(document.body);

如上所提供的函数表达式的名称的作用域仅仅是该函数自身。这允许引擎去做更多的优化,并且这种实现更可读、友好。该名称也显示在调试器和一些堆栈跟踪中,节省了调试时的时间。

需要注意的是 JavaScript 函数是它们本身的对象——就和 JavaScript 其他一切一样——你可以给它们添加属性或者更改它们的属性,这与前面的对象部分一样。

自定义对象

备注: 关于 JavaScript 中面向对象编程更详细的信息,请参考 JavaScript 面向对象简介 (en-US)

在经典的面向对象语言中,对象是指数据和在这些数据上进行的操作的集合。与 C++ 和 Java 不同,JavaScript 是一种基于原型的编程语言,并没有 class 语句,而是把函数用作类。那么让我们来定义一个人名对象,这个对象包括人的姓和名两个域(field)。名字的表示有两种方法:“名 姓(First Last)”或“姓,名(Last, First)”。使用我们前面讨论过的函数和对象概念,可以像这样完成定义:

js
function makePerson(first, last) {
  return {
    first: first,
    last: last,
  };
}
function personFullName(person) {
  return person.first + " " + person.last;
}
function personFullNameReversed(person) {
  return person.last + ", " + person.first;
}

var s = makePerson("Simon", "Willison");
personFullName(s); // "Simon Willison"
personFullNameReversed(s); // "Willison, Simon"

上面的写法虽然可以满足要求,但是看起来很麻烦,因为需要在全局命名空间中写很多函数。既然函数本身就是对象,如果需要使一个函数隶属于一个对象,那么不难得到:

js
function makePerson(first, last) {
  return {
    first: first,
    last: last,
    fullName: function () {
      return this.first + " " + this.last;
    },
    fullNameReversed: function () {
      return this.last + ", " + this.first;
    },
  };
}
s = makePerson("Simon", "Willison");
s.fullName(); // "Simon Willison"
s.fullNameReversed(); // Willison, Simon

上面的代码里有一些我们之前没有见过的东西:关键字 this。当使用在函数中时,this 指代当前的对象,也就是调用了函数的对象。如果在一个对象上使用点或者方括号来访问属性或方法,这个对象就成了 this。如果并没有使用“点”运算符调用某个对象,那么 this 将指向全局对象(global object)。这是一个经常出错的地方。例如:

js
s = makePerson("Simon", "Willison");
var fullName = s.fullName;
fullName(); // undefined undefined

当我们调用 fullName() 时,this 实际上是指向全局对象的,并没有名为 firstlast 的全局变量,所以它们两个的返回值都会是 undefined

下面使用关键字 this 改进已有的 makePerson函数:

js
function Person(first, last) {
  this.first = first;
  this.last = last;
  this.fullName = function () {
    return this.first + " " + this.last;
  };
  this.fullNameReversed = function () {
    return this.last + ", " + this.first;
  };
}
var s = new Person("Simon", "Willison");

我们引入了另外一个关键字:new,它和 this 密切相关。它的作用是创建一个崭新的空对象,然后使用指向那个对象的 this 调用特定的函数。注意,含有 this 的特定函数不会返回任何值,只会修改 this 对象本身。new 关键字将生成的 this 对象返回给调用方,而被 new 调用的函数称为构造函数。习惯的做法是将这些函数的首字母大写,这样用 new 调用他们的时候就容易识别了。

不过,这个改进的函数还是和上一个例子一样,在单独调用fullName() 时,会产生相同的问题。

我们的 Person 对象现在已经相当完善了,但还有一些不太好的地方。每次我们创建一个 Person 对象的时候,我们都在其中创建了两个新的函数对象——如果这个代码可以共享不是更好吗?

js
function personFullName() {
  return this.first + " " + this.last;
}
function personFullNameReversed() {
  return this.last + ", " + this.first;
}
function Person(first, last) {
  this.first = first;
  this.last = last;
  this.fullName = personFullName;
  this.fullNameReversed = personFullNameReversed;
}

这种写法的好处是,我们只需要创建一次方法函数,在构造函数中引用它们。那是否还有更好的方法呢?答案是肯定的。

js
function Person(first, last) {
  this.first = first;
  this.last = last;
}
Person.prototype.fullName = function () {
  return this.first + " " + this.last;
};
Person.prototype.fullNameReversed = function () {
  return this.last + ", " + this.first;
};

Person.prototype 是一个可以被 Person 的所有实例共享的对象。它是一个名叫原型链(prototype chain)的查询链的一部分:当你试图访问 Person 某个实例(例如上个例子中的 s)一个没有定义的属性时,解释器会首先检查这个 Person.prototype 来判断是否存在这样一个属性。所以,任何分配给 Person.prototype 的东西对通过 this 对象构造的实例都是可用的。

这个特性功能十分强大,JavaScript 允许你在程序中的任何时候修改原型(prototype)中的一些东西,也就是说你可以在运行时 (runtime) 给已存在的对象添加额外的方法:

js
s = new Person("Simon", "Willison");
s.firstNameCaps(); // TypeError on line 1: s.firstNameCaps is not a function

Person.prototype.firstNameCaps = function () {
  return this.first.toUpperCase();
};
s.firstNameCaps(); // SIMON

有趣的是,你还可以给 JavaScript 的内置函数原型(prototype)添加东西。让我们给 String 添加一个方法用来返回逆序的字符串:

js
var s = "Simon";
s.reversed(); // TypeError on line 1: s.reversed is not a function

String.prototype.reversed = function () {
  var r = "";
  for (var i = this.length - 1; i >= 0; i--) {
    r += this[i];
  }
  return r;
};
s.reversed(); // nomiS

定义新方法也可以在字符串字面量上用(string literal)。

js
"This can now be reversed".reversed(); // desrever eb won nac sihT

正如我前面提到的,原型组成链的一部分。那条链的根节点是 Object.prototype,它包括 toString() 方法——将对象转换成字符串时调用的方法。这对于调试我们的 Person 对象很有用:

js
var s = new Person("Simon", "Willison");
s; // [object Object]

Person.prototype.toString = function () {
  return "<Person: " + this.fullName() + ">";
};
s.toString(); // <Person: Simon Willison>

你是否还记得之前我们说的 avg.apply() 中的第一个参数 null?现在我们可以回头看看这个东西了。apply() 的第一个参数应该是一个被当作 this 来看待的对象。下面是一个 new 方法的简单实现:

js
function trivialNew(constructor, ...args) {
  var o = {}; // 创建一个对象
  constructor.apply(o, args);
  return o;
}

这并不是 new 的完整实现,因为它没有创建原型(prototype)链。想举例说明 new 的实现有些困难,因为你不会经常用到这个,但是适当了解一下还是很有用的。在这一小段代码里,...args(包括省略号)叫作剩余参数(rest arguments)。如名所示,这个东西包含了剩下的参数。

因此,调用

js
var bill = trivialNew(Person, "William", "Orange");

可认为和调用如下语句是等效的

js
var bill = new Person("William", "Orange");

apply() 有一个姐妹函数,名叫 call,它也可以允许你设置 this,但它带有一个扩展的参数列表而不是一个数组。

js
function lastNameCaps() {
  return this.last.toUpperCase();
}
var s = new Person("Simon", "Willison");
lastNameCaps.call(s);
// 和以下方式等价
s.lastNameCaps = lastNameCaps;
s.lastNameCaps();

内部函数

JavaScript 允许在一个函数内部定义函数,这一点我们在之前的 makePerson() 例子中也见过。关于 JavaScript 中的嵌套函数,一个很重要的细节是,它们可以访问父函数作用域中的变量:

js
function parentFunc() {
  var a = 1;

  function nestedFunc() {
    var b = 4; // parentFunc 无法访问 b
    return a + b;
  }
  return nestedFunc(); // 5
}

如果某个函数依赖于其他的一两个函数,而这一两个函数对你其余的代码没有用处,你可以将它们嵌套在会被调用的那个函数内部,这样做可以减少全局作用域下的函数的数量,这有利于编写易于维护的代码。

这也是一个减少使用全局变量的好方法。当编写复杂代码时,程序员往往试图使用全局变量,将值共享给多个函数,但这样做会使代码很难维护。内部函数可以共享父函数的变量,所以你可以使用这个特性把一些函数捆绑在一起,这样可以有效地防止“污染”你的全局命名空间——你可以称它为“局部全局(local global)”。虽然这种方法应该谨慎使用,但它确实很有用,应该掌握。

闭包

闭包是 JavaScript 中最强大的抽象概念之一——但它也是最容易造成困惑的。它究竟是做什么的呢?

js
function makeAdder(a) {
  return function (b) {
    return a + b;
  };
}
var add5 = makeAdder(5);
var add20 = makeAdder(20);
add5(6); // ?
add20(7); // ?

makeAdder 这个名字本身,便应该能说明函数是用来做什么的:它会用一个参数来创建一个新的“adder”函数,再用另一个参数来调用被创建的函数时,makeAdder 会将一前一后两个参数相加。

从被创建的函数的视角来看的话,这两个参数的来源问题会更显而易见:新函数自带一个参数——在新函数被创建时,便钦定、钦点了前一个参数(如上方代码中的 a、5 和 20,参考 makeAdder 的结构,它应当位于新函数外部);新函数被调用时,又接收了后一个参数(如上方代码中的 b、6 和 7,位于新函数内部)。最终,新函数被调用的时候,前一个参数便会和由外层函数传入的后一个参数相加。

这里发生的事情和前面介绍过的内嵌函数十分相似:一个函数被定义在了另外一个函数的内部,内部函数可以访问外部函数的变量。唯一的不同是,外部函数已经返回了,那么常识告诉我们局部变量“应该”不再存在。但是它们却仍然存在——否则 adder 函数将不能工作。也就是说,这里存在 makeAdder 的局部变量的两个不同的“副本”——一个是 a 等于 5,另一个是 a 等于 20。那些函数的运行结果就如下所示:

js
add5(6); // 返回 11
add20(7); // 返回 27

下面来说说,到底发生了什么了不得的事情。每当 JavaScript 执行一个函数时,都会创建一个作用域对象(scope object),用来保存在这个函数中创建的局部变量。它使用一切被传入函数的变量进行初始化(初始化后,它包含一切被传入函数的变量)。这与那些保存的所有全局变量和函数的全局对象(global object)相类似,但仍有一些很重要的区别:第一,每次函数被执行的时候,就会创建一个新的,特定的作用域对象;第二,与全局对象(如浏览器的 window 对象)不同的是,你不能从 JavaScript 代码中直接访问作用域对象,也没有 可以遍历当前作用域对象中的属性 的方法。

所以,当调用 makeAdder 时,解释器创建了一个作用域对象,它带有一个属性:a,这个属性被当作参数传入 makeAdder 函数。然后 makeAdder 返回一个新创建的函数(暂记为 adder)。通常,JavaScript 的垃圾回收器会在这时回收 makeAdder 创建的作用域对象(暂记为 b),但是,makeAdder 的返回值,新函数 adder,拥有一个指向作用域对象 b 的引用。最终,作用域对象 b 不会被垃圾回收器回收,直到没有任何引用指向新函数 adder

作用域对象组成了一个名为作用域链(scope chain)的(调用)链。它和 JavaScript 的对象系统使用的原型(prototype)链相类似。

一个闭包,就是 一个函数 与其 被创建时所带有的作用域对象 的组合。闭包允许你保存状态——所以,它们可以用来代替对象。这个 StackOverflow 帖子里有一些关于闭包的详细介绍。