JavaScript世界的一等公民 - 函数

简介
    在不少传统语言（C/C++/Java/C#等）中，函数都是做为一个二等公民存在，你只能用语言的关键字声明一个函数而后调用它，若是须要把函数做为参数传给另外一个函数，或是赋值给一个本地变量，又或是做为返回值，就须要经过函数指针(function pointer)、代理(delegate)等特殊的方式周折一番。

    而在JavaScript世界中函数倒是一等公民，它不只拥有一切传统函数的使用方式（声明和调用），并且能够作到像简单值同样赋值、传参、返回，这样的函数也称之为第一级函数（First-class Function）。不只如此，JavaScript中的函数还充当了类的构造函数的做用，同时又是一个Function类的实例(instance)。这样的多重身份让JavaScript的函数变得很是重要。

1、JavaScript函数入门级
    JavaScript函数像通常语言同样也是遵循先声明后使用的原则，函数名只能包含字母、数字、下划线或$，且不能以数字开头。函数常见的声明方式有如下两种：

// 直接声明函数myfunc
function myfunc(/* arguments */) {
}

// 把匿名函数赋值给本地变量myfunc
var myfunc = function(/* arguments */) {
}

    注意，上面两种函数声明方式存在细微的差异：第一种方式在声明时就是一个 命名的函数，不管是声明在 调用以前、调用以后，甚至是不会执行到的位置（例如return语句以后或是永远不会为真的分支里），都在整个做用域可访问；第二种方式是经过把匿名函数赋值给变量的方式，严格意义上说这不是一个函数的声明（function declaration）而是一个函数表达式（function expression）， 在 赋值以前这个函数不能被任何代码访问到，也就是说这个赋值必须在调用以前完成，不然调用时会出现错误："TypeError: undefined is not a function"。例如：

myfunc1(); // 可以正常调用，由于myfunc1采用直接声明的方式

function myfunc1() {
}

myfunc2(); // 出错 TypeError: undefined is not a function

var myfunc2 = function() {
};

    函数的基本调用方式与传统语言相同用一对括号调用: myfunc()。JavaScript的函数也支持直接或间接的递归(recursive)调用，例如经典的斐波那契函数用JavaScript能够这样实现：

function fib(n) {
  if (n == 1 || n == 2) {
    return 1;
  } else {
    return fib(n - 2) + fib(n - 1);
  }
}

    在JavaScript的函数能够处理变长参数，在函数内部都拥有一个名为arguments的局部变量，它是一个类数组（array-liked）的对象，里面包含了全部调用时传入的参数，有length属性表示参数的个数。例如：

function test() {
  alert(arguments.length);
}

test(1); // 1
test(1, 'a'); // 2
test(true, [], {}); // 3

    利用arguments能够实现相似C语言printf的功能，也能够用来实现方法的多态。

2、JavaScript函数进阶

2.1 匿名函数和嵌套函数

    在JavaScript能够声明一个没有名称的函数，称为匿名函数（Anonymouse Function）。同时JavaScript还容许在函数内部声明函数，称为嵌套函数（Nested Function），嵌套函数的做用域为整个父函数。
    在前面函数声明的部分就看到了匿名函数和嵌套函数的一种用法，因为匿名函数没有名称，不会引入新的变量污染上下文环境，并且会带来新的变量做用域，所以匿名函数常被用来防止全局环境污染。


    JavaScript运行时中有一个特殊的全局环境（global object），这个对象上面存放全局的函数和变量，实际开发中常常会使用若干第三方的库或多个js文件，若不当心在全局对象引入重复的变量或函数声明，则会形成代码执行混乱。例如前后引入两个js文件，分别定义了本身的函数log做为内部使用，则第二引入的函数会覆盖第一个的定义且不会抛出任何错误，在后续的执行中调用log函数可能会形成错误。这时候使用一个匿名函数将整个js内的逻辑包装起来，就能够避免这种错误，这种方法已经被绝大多数开源js库使用。

(function() { // 匿名函数

    function log(msg) {
        console.log(msg);
    }

    // 其余代码

}()); // 当即执行

    以上代码就是一个简单的示例，log函数的做用域被限制在这个匿名函数以内，而 匿名函数则由于被外面一对小括号()包括起来，造成一个函数表达式，表达式的值是一个函数，紧接着一对小括号表示当即执行这个函数，让原有的代码正常执行一次。不过，这种方式声明的函数、经过var声明的变量等等都是内部的，不能被任何匿名函数之外的代码访问到。若是你须要对外暴露一些函数做为接口的话有以下几种方法：

var mylib = (function(global) {

function log(msg) {
  console.log(msg);
}

log1 = log;         // 法一：利用没有var的变量声明的默认行为，在log1成为全局变量（不推荐）
global.log2 = log;  // 法二：直接在全局对象上添加log2属性，赋值为log函数（推荐）

return {            // 法三：经过匿名函数返回值获得一系列接口函数集合对象，赋值给全局变量mylib（推荐）
   log: log
};

}(window));

2.2 高阶函数（High-order Function）
    若是函数做为参数或返回值使用时，就称为高阶函数，JavaScript中的函数均可以做为高阶函数来使用，这也是第一类函数的特征。下面咱们就分别分析一下这两种使用方法。

function negative(n) {
  return -n; // 取n的相反值
}

function square(n) {
  return n*n; // n的平方
}

function process(nums, callback) {
  var result = [];

  for(var i = 0, length = nums.length; i < length; i++) {
    result[i] = callback(nums[i]); // 对数组nums中的全部元素传递给callback进行处理，将返回值做为结果保存
  }

  return result;
}

var nums = [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4];
var n_neg = process(nums, negative);
// n_neg = [3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4];
var n_square = process(nums, square);
// n_square = [9, 4, 1, 0, 1, 4, 9, 16];

    以上代码展现了把函数做为参数传入另外一个函数process调用的示例，在process函数的实现中，把callback做为一个黑盒子看待，负责把参数传给它，而后获取返回值，在调用以前并不清楚callback的具体实现。只有当执行到20行和22行时，callback才被分别表明negative或square，分别对每一个元素进行取相反值或平方值的操做。

function generator() {
  var i = 0;
  return function() {
    return i++;
  };
}

var gen1 = generator(); // 获得一个天然数生成器
var gen2 = generator(); // 获得另外一个天然数生成器
var r1 = gen1(); // r1 = 0
var r2 = gen1(); // r2 = 1
var r3 = gen2(); // r3 = 0
var r4 = gen2(); // r4 = 1

    上面的代码展现了把函数做为返回值的示例，generator是一个天然数生成器函数，返回值是一个天然数生成函数。每次调用generator时都会把一个匿名函数做为结果返回，这个匿名函数在被实际调用时依次返回每一个天然数。在generator里的变量i在每次调用这个匿名函数时都会自增1，这其实就是一个闭包。下面咱们来介绍一下闭包.

2.3 闭包（Closure）
    闭包(Closure)并非一个新鲜的概念，不少函数式语言中都使用了闭包。 在JavaScript中，当你在内嵌函数中使用外部函数做用域内的变量时，就是使用了闭包。用一个经常使用的类比来解释闭包和类（Class）的关系： 类是带函数的数据，闭包是带数据的函数。
     闭包中使用的变量有一个特性，就是它们不在父函数返回时释放，而是随着闭包生命周期的结束而结束。好比像上一节中generator的例子，gen1和gen2分别使用了相互独立的变量i（在gen1的i自增1的时候，gen2的i并不受影响，反之亦然），只要gen1或gen2这两个变量没有被JavaScript引擎垃圾回收，他们各自的变量i就不会被释放。在JavaScript编程中，不知不觉就会使用到闭包， 闭包的这个特性在带来易用的同时，也容易带来相似内存泄露的问题。例如：

var elem = document.getElementById('test');
elem.addEventListener('click', function() {
  alert('You clicked ' + elem.tagName);
});

    这段代码的做用是点击一个结点时显示它的标签名称，它把一个匿名函数注册为一个DOM结点的click事件处理函数，函数内引用了一个DOM对象elem，就造成了闭包。这就会产生一个循环引用，即：DOM->闭包->DOM->闭包...DOM对象在闭包释放以前不会被释放；而闭包做为DOM对象的事件处理函数存在，因此在DOM对象释放前闭包不会释放，即便DOM对象在DOM tree中删除，因为这个循环引用的存在，DOM对象和闭包都不会被释放。能够用下面的方法能够避免这种内存泄露：

var elem = document.getElementById('test');
elem.addEventListener('click', function() {
  alert('You clicked ' + this.tagName); // 再也不直接引用elem变量
});

    上面这段代码中用this代替elem（在DOM事件处理函数中this指针指向DOM元素自己），让JS运行时再也不认为这个函数中使用了父类的变量，所以再也不造成闭包。
闭包还会带来不少相似的内存泄露问题，只有在写代码的时候着重注意一下闭包，尽可能避免此类的问题产生。

2.4 类构造函数
    JavaScript的函数同时做为类的构造函数，所以只要声明一个函数就可使用new关键字建立类的实例。

function Person(name) {
  this.name = name;
  this.toString = function() {
    return 'Hello, ' + this.name + '!';
  };
}

var p = new Person('Ghostheaven');
alert(p); // Hello, Ghostheaven!

    在以上实例中Person函数做为类的构造函数使用，此时this指向新建立的实例对象，能够为实例增长属性和方法，关于详细的面向对象的JavaScript编程能够参考 这篇文章。这里我想要说的是，JavaScript函数做为类构造函数使用时的返回值问题。

function MyClass(name) {
  this.name = name;
  return name;  // 构造函数的返回值?
}

var obj1 = new MyClass('foo');
var obj2 = MyClass('foo');
var obj3 = new MyClass({});
var obj4 = MyClass({});

    上面的构造函数比较特别，有返回语句，那么obj1~obj4分别指向什么对象呢？实际结果是这样的：

• obj1 = MyClass对象
• obj2 = 'foo'
• obj3 = {}
• obj4 = {}

    具体缘由 这篇文章有解释，本文再也不赘述，因为带返回值的构造函数会产生奇怪的结果，所以不要在构造函数中调用有返回值的返回语句（空return能够）。

3、JavaScript函数妖怪级
    欢迎来到妖怪级函数授课区，在这里会交给你如何淡定自如地面对老怪。。。


3.1 Function类
    在JavaScript运行时中有一个内建的类叫作Function，用function关键字声明一个函数实际上是建立Function类对象的一种简写形式，全部的函数都拥有Function类全部的方法，例如call、apply、bind等等，能够经过instanceof关键字来验证这个说法。
    既然Function是一个类，那么它的构造函数就是Function（它自己也是Function类的对象），应该能够经过new关键字来生成一个函数对象。第一个妖怪来了，那就是如何用Function类构造一个函数。Function的语法以下：

new Function ([arg1[, arg2[, ... argN]],] functionBody)

    其中arg1, arg2, ... argN是字符串，表明参数名称，functionBody也是字符串，表示函数体，前面的参数名称是可多可少的，Function的构造函数会把最后一个参数当作函数体，前面的都当作参数处理。

var func1 = new Function('name', 'return "Hello, " + name + "!";');
func1('Ghostheaven'); // Hello, Ghostheaven!

    以上方法就经过Function构造了一个函数，这个函数跟其余用function关键字声明的函数如出一辙。
看到这儿，不少人可能会问为何须要这样一个妖怪呢？ “存在的便是合理的”，Function类有它独特的用途，你能够利用它动态地生成各类函数逻辑，或者代替eval函数的功能，并且能保持当前环境不会被污染*。

3.2 自更新函数（Self-update Function）
在不少语言中，函数一旦声明过就不能再次声明同名函数，不然会产生语法错误，而在JavaScript中的函数不只能够重复声明，并且还能够本身更新本身。本身吃本身的妖怪来了！

function selfUpdate() {
  window.selfUpdate = function() {
    alert('second run!');
  };

  alert('first run!');
}

selfUpdate(); // first run!
selfUpdate(); // second run!

    这种函数能够用于只运行一次的逻辑，在第一次运行以后就整个替换成一段新的逻辑。

小结
    JavaScript的函数灰常强大，在漂亮地解决不少问题的同时，也带来不少负面问题。妖怪级别的函数使用方法一般是一些不为人知的用法，除非特别必要不要轻易使用，不然会形成代码阅读困难，影响团队开发效率。


    * 在新的ECMAScript中引入了严格模式，在严格模式下eval函数受到了很大的限制，也可以保证环境不被污染