JavaScript全栈学习08-闭包（closure）、箭头函数（Arrow Function）、generator（生成器）

闭包（closure）

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;
    });
}

sum([1, 2, 3, 4, 5]); // 15
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;
}
undefined

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()
undefined

调用函数f时，才真正计算求和的结果：

f;
ƒ () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
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]);
var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
f1 === f2; // false
false
f1;
ƒ () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
f2;
ƒ () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }

f1()和f2()的调用结果互不影响。

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：

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

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];
undefined
results;
(3) [ƒ, ƒ, ƒ]
f1;
ƒ () {
            return i * i;
        }
f1();
16
f2();
16
f3();
16

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：

f1(); // 16
f2(); // 16
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;
}
undefined
var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

f1(); // 1
f2(); // 4
f3(); // 9
9
results;
(3) [ƒ, ƒ, ƒ]

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 未见输出！！！
(function (x) {
    return x * x;
})(3).toString(); // 9
'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);

如下，这就不是闭包了。

function count() {
    var
        arr = [];
        res_func = function(n) {
            return n*n;
        };
    for (let i=1; i<=3; i++){
        arr.push(res_func(i));
    }
    return arr;
}
undefined
var results = count();
undefined
results;
(3) [1, 4, 9]

倒是可以如下用如下写法，更清晰一些：

function count() {
    var
        arr = [];
        res_func = function(n) {
            return function() {
                return n*n;
            }
        };
    for (let i=1; i<=3; i++){
        arr.push(res_func(i));
    }
    return arr;
}
undefined
var results = count();
undefined
results;
(3) [ƒ, ƒ, ƒ]
results[0]();
1
results[2]();
9
results[1]();
4

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。

JavaScript的对象是一种无序的集合数据类型，它由若干键值对组成。

var xiaoming = { name: '小明', birth: 1990, school: 'No.1 Middle School', height: 1.70, weight: 65, score: null };

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();
c1.inc(); // 1
c1.inc(); // 2
c1.inc(); // 3

var c2 = create_counter(10);
c2.inc(); // 11
c2.inc(); // 12
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\(x^2\)或\(x^3\)，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

脑洞大开

很久很久以前，有个叫阿隆佐·邱奇的帅哥，发现只需要用函数，就可以用计算机实现运算，而不需要0、1、2、3这些数字和+、-、*、/这些符号。

JavaScript支持函数，所以可以用JavaScript用函数来写这些计算。来试试：

'use strict';

// 定义数字0:
var zero = function (f) {
    return function (x) {
        return x;
    }
};

// 定义数字1:
var one = function (f) {
    return function (x) {
        return f(x);
    }
};

// 定义加法:
function add(n, m) {
    return function (f) {
        return function (x) {
            return m(f)(n(f)(x));
        }
    }
}

// 计算数字2 = 1 + 1:
var two = add(one, one);

// 计算数字3 = 1 + 2:
var three = add(one, two);

// 计算数字5 = 2 + 3:
var five = add(two, three);

// 你说它是3就是3，你说它是5就是5，你怎么证明？

// 呵呵，看这里:

// 给3传一个函数,会打印3次:
(three(function () {
    console.log('print 3 times');
}))();

// 给5传一个函数,会打印5次:
(five(function () {
    console.log('print 5 times');
}))();

// 继续接着玩一会...

// 有位兄弟写了理解方式(下面第二栏)，增加以下验证方式我感觉这样更清晰：

var result = three(function(x){
    let y = x || 0;
    return ++y;
})();

console.log(result);

result = (five(function (x) {
    let y = x || 0;
    return ++y;
}))();

console.log(result);
zero(f)(x) = x;
one(f)(x) = f(x);
two(f)(x) = one(f)(one(f)(x)) = one(f)(f(x)) = f(f(x));
three(f)(x) = two(f)(one(f)(x)) = two(f)(f(x)) = f(f(f(x)));
...
five(f)(x) = f(f(f(f(f(x)))));

这里比较难了，要弄懂直接参考：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1022910821149312/1023021250770016

Arrow Function（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;
}

var f = (x, y, ...rest) => {
    var i, sum = x + y;
    for (i=0; i<rest.length; i++) {
        sum += rest[i];
    }
    return sum;
}
undefined
f(1,2,3,4,5,6);
21

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
        console.log('this: ' + this.toString());
        console.log('this.birth: ' + this.birth);
        var fn = function () {
            console.log('this: ' + this.toString());
            return new Date().getFullYear() - this.birth; // this指向window或undefined
        };
        return fn();
    }
};
obj.getAge();
NaN
obj.getAge
this: [object Object]
<eval>/VM46947617:5
this.birth: 1990
<eval>/VM46947617:6
this: [object Window]
<eval>/VM46947617:8
ƒ () {
        var b = this.birth; // 1990
        console.log('this: ' + this.toString());
        console.log('this.birth: ' + this.birth);
        var fn = function () {
            console.log('this: ' + this.toString());
            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();
31

如果使用箭头函数，以前的那种hack写法，就不再需要了。

var that = this;

旧写法：

var obj = {
    birth: 1990,
    getAge: function () {
        var that = this;
        // var b = this.birth; // 1990
        var fn = function () {
            return new Date().getFullYear() - that.birth; // this指向window或undefined
        };
        return fn();
    }
};
obj.getAge();
31

虽然在一个独立的函数调用中，根据是否是strict模式，this指向undefined或window。

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);
    }
};
obj.getAge(2015); // 25
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 ? 1 : -1;
});
console.log(arr); // [1, 2, 10, 20]
undefined
(4) [1, 2, 10, 20]

generator（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。如果你对Python还不熟，赶快恶补Python教程！。

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;
}
undefined
var f = foo(5);
undefined
f.next();
{value: 6, done: false}
f.next();
{value: 7, done: false}
f.next();
{value: 8, done: true}
f.next();
{value: undefined, done: true}

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。

大多数同学立刻就晕了，generator就是能够返回多次的“函数”？返回多次有啥用？

还是举个栗子吧。

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}

suspended 英[səˈspendɪd]
v. 悬; 挂; 吊; 暂停; 中止; 使暂停发挥作用(或使用等); 延缓; 暂缓; 推迟;

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

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, ...
}
undefined
0
<eval>/VM46947708:17
2个	1
<eval>/VM46947708:17
2
<eval>/VM46947708:17
3
<eval>/VM46947708:17
5
<eval>/VM46947708:17
8
<eval>/VM46947708:17
13
<eval>/VM46947708:17
21
<eval>/VM46947708:17
34
<eval>/VM46947708:17

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。

如下，未学AJAX可以不必深究。

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 n = 0,
        max = 2000;
    while (n < max) {
        yield ++n;
    }
}
// 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!');
}
undefined
测试通过!
<eval>/VM46947710:23
g.next_id();
Uncaught TypeError: g.next_id is not a function
g.next();
{value: 100, done: false}
g.next();
{value: 101, done: false}

posted on 2021-05-06 16:56 carysun 阅读(140) 评论(0) 编辑收藏举报