JavaScript: 变量提升和函数提升

第一篇文章中提到了变量的提升，所以今天就来介绍一下变量提升和函数提升。这个知识点可谓是老生常谈了，不过其中有些细节方面博主很想借此机会，好好总结一下。

今天主要介绍以下几点：

1. 变量提升

2. 函数提升

3. 为什么要进行提升

4. 最佳实践

那么，我们就开始进入主题吧。

1. 变量提升

通常JS引擎会在正式执行之前先进行一次预编译，在这个过程中，首先将变量声明及函数声明提升至当前作用域的顶端，然后进行接下来的处理。(注：当前流行的JS引擎大都对源码进行了编译，由于引擎的不同，编译形式也会有所差异，我们这里说的预编译和提升其实是抽象出来的、易于理解的概念)

下面的代码中，我们在函数中声明了一个变量，不过这个变量声明是在if语句块中：

function hoistVariable() {
    if (!foo) {
        var foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

运行代码，我们会发现foo的值是5，初学者可能对此不甚理解，如果外层作用域也存在一个foo变量，就更加困惑了，该不会是打印外层作用域中的foo变量吧？答案是：不会，如果当前作用域中存在此变量声明，无论它在什么地方声明，引用此变量时就会在当前作用域中查找，不会去外层作用域了。

那么至于说打印结果，这要提到预编译机制了，经过一次预编译之后，上面的代码逻辑如下：

// 预编译之后
function hoistVariable() {
    var foo;

    if (!foo) {
        foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

是的，引擎将变量声明提升到了函数顶部，初始值为undefined，自然，if语句块就会被执行，foo变量赋值为5，下面的打印也就是预期的结果了。

类似的，还有下面一个例子：

var foo = 3;

function hoistVariable() {
    var foo = foo || 5;

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

foo || 5这个表达式的结果是5而不是3，虽然外层作用域有个foo变量，但函数内是不会去引用的，因为预编译之后的代码逻辑是这样的：

var foo = 3;

// 预编译之后
function hoistVariable() {
    var foo;

    foo = foo || 5;

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

如果当前作用域中声明了多个同名变量，那么根据我们的推断，它们的同一个标识符会被提升至作用域顶部，其他部分按顺序执行，比如下面的代码：

function hoistVariable() {
    var foo = 3;
    
    {
        var foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

由于JavaScript没有块作用域，只有全局作用域和函数作用域，所以预编译之后的代码逻辑为：

// 预编译之后
function hoistVariable() {
    var foo;

    foo = 3;
    
    {
        foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

2. 函数提升

相信大家对下面这段代码都不陌生，实际开发当中也很常见：

function hoistFunction() {
    foo(); // output: I am hoisted

    function foo() {
        console.log('I am hoisted');
    }
}

hoistFunction();

为什么函数可以在声明之前就可以调用，并且跟变量声明不同的是，它还能得到正确的结果，其实引擎是把函数声明整个地提升到了当前作用域的顶部，预编译之后的代码逻辑如下：

// 预编译之后
function hoistFunction() {
    function foo() {
        console.log('I am hoisted');
    }

    foo(); // output: I am hoisted
}

hoistFunction();

 相似的，如果在同一个作用域中存在多个同名函数声明，后面出现的将会覆盖前面的函数声明：

function hoistFunction() {
    function foo() {
        console.log(1);
    }

    foo(); // output: 2

    function foo() {
        console.log(2);
    }
}

hoistFunction();

对于函数，除了使用上面的函数声明，更多时候，我们会使用函数表达式，下面是函数声明和函数表达式的对比：

// 函数声明
function foo() {
    console.log('function declaration');
}

// 匿名函数表达式
var foo = function() {
    console.log('anonymous function expression');
};

// 具名函数表达式
var foo = function bar() {
    console.log('named function expression');
};

可以看到，匿名函数表达式，其实是将一个不带名字的函数声明赋值给了一个变量，而具名函数表达式，则是带名字的函数赋值给一个变量，需要注意到是，这个函数名只能在此函数内部使用。我们也看到了，其实函数表达式可以通过变量访问，所以也存在变量提升同样的效果。

那么当函数声明遇到函数表达式时，会有什么样的结果呢，先看下面这段代码：

function hoistFunction() {
    foo(); // 2

    var foo = function() {
        console.log(1);
    };

    foo(); // 1

    function foo() {
        console.log(2);
    }

    foo(); // 1
}

hoistFunction();

运行后我们会发现，输出的结果依次是2 1 1，为什么会有这样的结果呢？

因为JavaScript中的函数是一等公民，函数声明的优先级最高，会被提升至当前作用域最顶端，所以第一次调用时实际执行了下面定义的函数声明，然后第二次调用时，由于前面的函数表达式与之前的函数声明同名，故将其覆盖，以后的调用也将会打印同样的结果。上面的过程经过预编译之后，代码逻辑如下：

// 预编译之后
function hoistFunction() {
    var foo;

    foo = function foo() {
        console.log(2);
    }

    foo(); // 2

    foo = function() {
        console.log(1);
    };

    foo(); // 1

    foo(); // 1
}

hoistFunction();

我们也不难理解，下面的函数和变量重名时，会如何执行：

var foo = 3;

function hoistFunction() {
    console.log(foo); // function foo() {}

    foo = 5;
    
    console.log(foo); // 5

    function foo() {}
}

hoistFunction();
console.log(foo);     // 3

我们可以看到，函数声明被提升至作用域最顶端，然后被赋值为5，而外层的变量并没有被覆盖，经过预编译之后，上面代码的逻辑是这样的：

// 预编译之后

var foo = 3;

function hoistFunction() {
   var foo;

   foo = function foo() {};

   console.log(foo); // function foo() {}
   
   foo = 5;

   console.log(foo); // 5
}

hoistFunction();
console.log(foo);    // 3

所以，函数的优先权是最高的，它永远被提升至作用域最顶部，然后才是函数表达式和变量按顺序执行，这一点要牢记。

3. 为什么要进行提升

关于为什么进行变量提升和函数提升，这个问题一直没有明确的答案，不过最近读到Dmitry Soshnikov之前的一篇文章时，多少了解了一些，下面是Dmitry Soshnikov早些年的twitter，他也对这个问题十分感兴趣：

然后Jeremy Ashkenas想让Brendan Eich聊聊这个话题：

最后，Brendan Eich给出了答案：

大致的意思就是：由于第一代JS虚拟机中的抽象纰漏导致的，编译器将变量放到了栈槽内并编入索引，然后在（当前作用域的）入口处将变量名绑定到了栈槽内的变量。（注：这里提到的抽象是计算机术语，是对内部发生的更加复杂的事情的一种简化。）

然后，Dmitry Soshnikov又提到了函数提升，他提到了相互递归（就是A函数内会调用到B函数，而B函数也会调用到A函数）：

随后Brendan Eich很热心的又给出了答案：

Brendan Eich很确定的说，函数提升就是为了解决相互递归的问题，大体上可以解决像ML语言这样自下而上的顺序问题。

这里简单阐述一下相互递归，下面两个函数分别在自己的函数体内调用了对方：

// 验证偶数
function isEven(n) {
    if (n === 0) {
        return true;
    }
    return isOdd(n - 1);
}

console.log(isEven(2)); // true

// 验证奇数
function isOdd(n) {
    if (n === 0) {
        return false;
    }
    return isEven(n - 1);
}

如果没有函数提升，而是按照自下而上的顺序，当isEven函数被调用时，isOdd函数还未声明，所以当isEven内部无法调用isOdd函数。所以Brendan Eich设计了函数提升这一形式，将函数提升至当前作用域的顶部：

// 验证偶数
function isEven(n) {
    if (n === 0) {
        return true;
    }
    return isOdd(n - 1);
}

// 验证奇数
function isOdd(n) {
    if (n === 0) {
        return false;
    }
    return isEven(n - 1);
}

console.log(isEven(2)); // true

这样一来，问题就迎刃而解了。

最后，Brendan Eich还对变量提升和函数提升做了总结：

大概是说，变量提升是人为实现的问题，而函数提升在当初设计时是有目的的。

至此，关于变量提升和函数提升，相信大家已经明白其中的真相了。

4. 最佳实践

理解变量提升和函数提升可以使我们更了解这门语言，更好地驾驭它，但是在开发中，我们不应该使用这些技巧，而是要规范我们的代码，做到可读性和可维护性。

具体的做法是：无论变量还是函数，都必须先声明后使用。下面举了简单的例子：

var name = 'Scott';
var sayHello = function(guest) {
    console.log(name, 'says hello to', guest);
};

var i;
var guest;
var guests = ['John', 'Tom', 'Jack'];

for (i = 0; i < guests.length; i++) {
    guest = guests[i];
    
    // do something on guest

    sayHello(guest);
}

如果对于新的项目，可以使用let替换var，会变得更可靠，可维护性更高：

let name = 'Scott';
let sayHello = function(guest) {
    console.log(name, 'says hello to', guest);
};

let guests = ['John', 'Tom', 'Jack'];

for (let i = 0; i < guests.length; i++) {
    let guest = guests[i];

    // do something on guest

    sayHello(guest);
}

值得一提的是，ES6中的class声明也存在提升，不过它和let、const一样，被约束和限制了，其规定，如果再声明位置之前引用，则是不合法的，会抛出一个异常。

所以，无论是早期的代码，还是ES6中的代码，我们都需要遵循一点，先声明，后使用。

 

本文完。

 

参考资料：

http://www.adequatelygood.com/JavaScript-Scoping-and-Hoisting.html

http://dmitrysoshnikov.com/notes/note-4-two-words-about-hoisting/

https://javascriptweblog.wordpress.com/2010/07/06/function-declarations-vs-function-expressions/

http://stackoverflow.com/questions/7506844/javascript-function-scoping-and-hoisting