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ES6 - 函数的扩展

Date: Author: JM

本文章采用 知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际许可协议 进行许可。

其他链接:

以下内容全部源于: http://es6.ruanyifeng.com/#docs/function

1、函数参数的默认值

1.1 基本用法

ES6 之前,不能直接为函数的参数指定默认值,只能采用变通的方法。

function log(x, y) {
  y = y || 'World';
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello World

上面代码检查函数log的参数y有没有赋值,如果没有,则指定默认值为World
这种写法的缺点在于,如果参数y赋值了,但是对应的布尔值为false,则该赋值不起作用。
就像上面代码的最后一行,参数y等于空字符,结果被改为默认值。

  • 为了避免这个问题,通常需要先判断一下参数y是否被赋值,如果没有,再等于默认值。
if (typeof y === 'undefined') {
  y = 'World';
}
  • ES6 允许为函数的参数设置默认值,即直接写在参数定义的后面。
function Point(x = 0, y = 0) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

var p = new Point();
p // { x: 0, y: 0 }

除了简洁,ES6 的写法还有两个好处:

  • 首先,阅读代码的人,可以立刻意识到哪些参数是可以省略的,不用查看函数体或文档;
  • 其次,有利于将来的代码优化,即使未来的版本在对外接口中,彻底拿掉这个参数,也不会导致以前的代码无法运行。
  • 参数变量是默认声明的,所以不能用letconst再次声明。
function foo(x = 5) {
  let x = 1; // error
  const x = 2; // error
}
  • 使用参数默认值时,函数不能有同名参数。
function foo(x, x, y) {
  // ...
}

// 报错
function foo(x, x, y = 1) {
  // ...
}
// SyntaxError: Duplicate parameter name not allowed in this context
  • 一个容易忽略的地方是,参数默认值不是传值的,而是每次都重新计算默认值表达式的值。也就是说,参数默认值是惰性求值的
let x = 99;
function foo(p = x + 1) {
  console.log(p);
}

foo() // 100

x = 100;
foo() // 101

上面代码中,参数p的默认值是x + 1。这时,每次调用函数foo,都会重新计算x + 1,而不是默认p等于 100

1.2、与解构赋值默认值结合使用

参数默认值可以与解构赋值的默认值,结合起来使用。

function foo({x, y = 5}) {
  console.log(x, y);
}

foo({}) // undefined 5
foo({x: 1}) // 1 5
foo({x: 1, y: 2}) // 1 2
foo() // TypeError: Cannot read property 'x' of undefined
  • 上面代码只使用了对象的解构赋值默认值,没有使用函数参数的默认值。
  • 只有当函数foo的参数是一个对象时,变量x和y才会通过解构赋值生成。
  • 如果函数foo调用时没提供参数,变量xy就不会生成,从而报错。
  • 通过提供函数参数的默认值,就可以避免这种情况。
function foo({x, y = 5} = {}) {
  console.log(x, y);
}

foo() // undefined 5

上面代码指定,如果没有提供参数,函数foo的参数默认为一个空对象。

  • 下面是另一个解构赋值默认值的例子。
function fetch(url, { body = '', method = 'GET', headers = {} }) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com', {})
// "GET"

fetch('http://example.com')
// 报错
  • 上面代码中,如果函数fetch的第二个参数是一个对象,就可以为它的三个属性设置默认值。
  • 这种写法不能省略第二个参数,如果结合函数参数的默认值,就可以省略第二个参数。
  • 这时,就出现了双重默认值。
function fetch(url, { method = 'GET' } = {}) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com')
// "GET"

上面代码中,函数fetch没有第二个参数时,函数参数的默认值就会生效,然后才是解构赋值的默认值生效,变量method才会取到默认值GET

  • 再请问下面两种写法有什么差别?
// 写法一
function m1({x = 0, y = 0} = {}) {
  return [x, y];
}

// 写法二
function m2({x, y} = { x: 0, y: 0 }) {
  return [x, y];
}

// 函数没有参数的情况
m1() // [0, 0]
m2() // [0, 0]

// x 和 y 都有值的情况
m1({x: 3, y: 8}) // [3, 8]
m2({x: 3, y: 8}) // [3, 8]

// x 有值,y 无值的情况
m1({x: 3}) // [3, 0]
m2({x: 3}) // [3, undefined]

// x 和 y 都无值的情况
m1({}) // [0, 0];
m2({}) // [undefined, undefined]

m1({z: 3}) // [0, 0]
m2({z: 3}) // [undefined, undefined]
  • 上面两种写法都对函数的参数设定了默认值,区别是
    • 写法一函数参数的默认值是空对象,但是设置了对象解构赋值的默认值;
    • 写法二函数参数的默认值是一个有具体属性的对象,但是没有设置对象解构赋值的默认值。

1.3 参数默认值的位置

  • 通常情况下,定义了默认值的参数,应该是函数的尾参数。
    • 因为这样比较容易看出来,到底省略了哪些参数。
    • 如果非尾部的参数设置默认值,实际上这个参数是没法省略的。
// 例一
function f(x = 1, y) {
  return [x, y];
}

f() // [1, undefined]
f(2) // [2, undefined])
f(, 1) // 报错
f(undefined, 1) // [1, 1]

// 例二
function f(x, y = 5, z) {
  return [x, y, z];
}

f() // [undefined, 5, undefined]
f(1) // [1, 5, undefined]
f(1, ,2) // 报错
f(1, undefined, 2) // [1, 5, 2]

上面代码中,有默认值的参数都不是尾参数。这时,无法只省略该参数,而不省略它后面的参数,除非显式输入undefined

  • 如果传入undefined,将触发该参数等于默认值,null则没有这个效果。
function foo(x = 5, y = 6) {
  console.log(x, y);
}

foo(undefined, null)
// 5 null

上面代码中,x参数对应undefined,结果触发了默认值,y参数等于null,就没有触发默认值。

1.4 函数的 length 属性

指定了默认值以后,函数的length属性,将返回没有指定默认值的参数个数。也就是说,指定了默认值后,length属性将失真。

(function (a) {}).length // 1
(function (a = 5) {}).length // 0
(function (a, b, c = 5) {}).length // 2
  • 上面代码中,length属性的返回值,等于函数的参数个数减去指定了默认值的参数个数。
    • 比如,上面最后一个函数,定义了3个参数,其中有一个参数c指定了默认值,因此length属性等于3减去1,最后得到2
    • 这是因为length属性的含义是:该函数预期传入的参数个数
      • 某个参数指定默认值以后,预期传入的参数个数就不包括这个参数了。同理,后文的 rest 参数也不会计入length属性。
(function(...args) {}).length // 0
  • 如果设置了默认值的参数不是尾参数,那么length属性也不再计入后面的参数了。
(function (a = 0, b, c) {}).length // 0
(function (a, b = 1, c) {}).length // 1

1.5 作用域

  • 一旦设置了参数的默认值,函数进行声明初始化时,参数会形成一个单独的作用域(context)。
  • 等到初始化结束,这个作用域就会消失。
  • 这种语法行为,在不设置参数默认值时,是不会出现的。
var x = 1;

function f(x, y = x) {
  console.log(y);
}

f(2) // 2

上面代码中,参数y的默认值等于变量x。调用函数f时,参数形成一个单独的作用域。
在这个作用域里面,默认值变量x指向第一个参数x,而不是全局变量x,所以输出是2

  • 再看下面的例子。
let x = 1;

function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // 1

上面代码中,函数f调用时,参数y = x形成一个单独的作用域。
这个作用域里面,变量x本身没有定义,所以指向外层的全局变量x
函数调用时,函数体内部的局部变量x影响不到默认值变量x

  • 如果此时,全局变量x不存在,就会报错。
function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // ReferenceError: x is not defined
  • 下面这样写,也会报错。
var x = 1;

function foo(x = x) {
  // ...
}

foo() // ReferenceError: x is not defined

上面代码中,参数x = x形成一个单独作用域。实际执行的是let x = x,由于暂时性死区的原因,这行代码会报错“x 未定义”。

  • 如果参数的默认值是一个函数,该函数的作用域也遵守这个规则。请看下面的例子。
let foo = 'outer';

function bar(func = () => foo) {
  let foo = 'inner';
  console.log(func());
}

bar(); // outer

上面代码中,函数bar的参数func的默认值是一个匿名函数,返回值为变量foo。函数参数形成的单独作用域里面,并没有定义变量foo,所以foo指向外层的全局变量foo,因此输出outer

  • 如果写成下面这样,就会报错。
function bar(func = () => foo) {
  let foo = 'inner';
  console.log(func());
}

bar() // ReferenceError: foo is not defined

上面代码中,匿名函数里面的foo指向函数外层,但是函数外层并没有声明变量foo,所以就报错了。

  • 下面是一个更复杂的例子。
var x = 1;
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  var x = 3;
  y();
  console.log(x);
}

foo() // 3
x // 1

上面代码中,函数foo的参数形成一个单独作用域。
这个作用域里面,首先声明了变量x,然后声明了变量yy的默认值是一个匿名函数。
这个匿名函数内部的变量x,指向同一个作用域的第一个参数x
函数foo内部又声明了一个内部变量x,该变量与第一个参数x由于不是同一个作用域,所以不是同一个变量。
因此执行y后,内部变量x和外部全局变量x的值都没变。

  • 如果将var x = 3var去除,函数foo的内部变量x就指向第一个参数x,与匿名函数内部的x是一致的,所以最后输出的就是2,而外层的全局变量x依然不受影响。
var x = 1;
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  x = 3;
  y();
  console.log(x);
}

foo() // 2
x // 1

1.6 应用

  • 利用参数默认值,可以指定某一个参数不得省略,如果省略就抛出一个错误。
function throwIfMissing() {
  throw new Error('Missing parameter');
}

function foo(mustBeProvided = throwIfMissing()) {
  return mustBeProvided;
}

foo()
// Error: Missing parameter

上面代码的foo函数,如果调用的时候没有参数,就会调用默认值throwIfMissing函数,从而抛出一个错误。

从上面代码还可以看到,参数mustBeProvided的默认值等于throwIfMissing函数的运行结果(注意函数名throwIfMissing之后有一对圆括号),这表明参数的默认值不是在定义时执行,而是在运行时执行。如果参数已经赋值,默认值中的函数就不会运行。

  • 另外,可以将参数默认值设为undefined,表明这个参数是可以省略的。
function foo(optional = undefined) { ... }

2、 rest 参数

  • ES6 引入 rest 参数(形式为...变量名),用于获取函数的多余参数,这样就不需要使用arguments对象了。
    • rest 参数搭配的变量是一个数组,该变量将多余的参数放入数组中。
// add函数是一个求和函数,利用 rest 参数,可以向该函数传入任意数目的参数。
   function add(...values) {
     let sum = 0;
   
     for (var val of values) {
       sum += val;
     }
   
     return sum;
   }
   
   add(2, 5, 3) // 10

`

  • 下面是一个 rest 参数代替arguments变量的例子。
// arguments变量的写法
function sortNumbers() {
  return Array.prototype.slice.call(arguments).sort();
}

// rest参数的写法
const sortNumbers = (...numbers) => numbers.sort();
  • rest 参数中的变量代表一个数组,所以数组特有的方法都可以用于这个变量。下面是一个利用 rest 参数改写数组push方法的例子。
function push(array, ...items) {
  items.forEach(function(item) {
    array.push(item);
    console.log(item);
  });
}

var a = [];
push(a, 1, 2, 3)

rest 参数之后不能再有其他参数(即只能是最后一个参数),否则会报错
** 函数的length属性,不包括 rest 参数。**

3、 严格模式

  • 从 ES5 开始,函数内部可以设定为严格模式。
  • ES2016 做了一点修改,规定只要函数参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,那么函数内部就不能显式设定为严格模式,否则会报错。
//es5
function doSomething(a, b) {
  'use strict';
  // code
}

//es6
// 报错
function doSomething(a, b = a) {
  'use strict';
  // code
}

// 报错
const doSomething = function ({a, b}) {
  'use strict';
  // code
};

// 报错
const doSomething = (...a) => {
  'use strict';
  // code
};

const obj = {
  // 报错
  doSomething({a, b}) {
    'use strict';
    // code
  }
};
  • 这样规定的原因是,函数内部的严格模式,同时适用于函数体和函数参数。
    • 但是,函数执行的时候,先执行函数参数,然后再执行函数体。
    • 这样就有一个不合理的地方,只有从函数体之中,才能知道参数是否应该以严格模式执行,但是参数却应该先于函数体执行。
// 报错
function doSomething(value = 070) {
  'use strict';
  return value;
}
  • 上面代码中,参数value的默认值是八进制数070,但是严格模式下不能用前缀0表示八进制,所以应该报错。但是实际上,JavaScript 引擎会先成功执行value = 070,然后进入函数体内部,发现需要用严格模式执行,这时才会报错。
  • 虽然可以先解析函数体代码,再执行参数代码,但是这样无疑就增加了复杂性。因此,标准索性禁止了这种用法,只要参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,就不能显式指定严格模式。
  • 两种方法可以规避这种限制。
//第一种是设定全局性的严格模式,这是合法的。
'use strict';

function doSomething(a, b = a) {
  // code
}

// 第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。
   const doSomething = (function () {
     'use strict';
     return function(value = 42) {
       return value;
     };
   }());

4、 name属性

  • 函数的name属性,返回该函数的函数名。
    • 这个属性早就被浏览器广泛支持,但是直到 ES6,才将其写入了标准。
    • ES6 对这个属性的行为做出了一些修改。如果将一个匿名函数赋值给一个变量,ES5name属性,会返回空字符串,而 ES6name属性会返回实际的函数名。
function foo() {}
foo.name // "foo"


var f = function () {};

// ES5
f.name // ""

// ES6
f.name // "f"
  • 如果将一个具名函数赋值给一个变量,则 ES5ES6name 属性都返回这个具名函数原本的名字。
const bar = function baz() {};

// ES5
bar.name // "baz"

// ES6
bar.name // "baz"
  • Function构造函数返回的函数实例,name属性的值为anonymous
(new Function).name // "anonymous"
  • bind返回的函数,name属性值会加上bound前缀。
function foo() {};
foo.bind({}).name // "bound foo"

(function(){}).bind({}).name // "bound "

5、 箭头函数

5.1 箭头函数例子

  • ES6 允许使用“箭头”(=>)定义函数。
var f = v => v;

// 上面的箭头函数等同于:
var f = function(v) {
  return v;
};
  • 如果箭头函数不需要参数或需要多个参数,就使用一个圆括号代表参数部分。
var f = () => 5;
// 等同于
var f = function () { return 5 };

var sum = (num1, num2) => num1 + num2;
// 等同于
var sum = function(num1, num2) {
  return num1 + num2;
};
  • 如果箭头函数的代码块部分多于一条语句,就要使用大括号将它们括起来,并且使用return语句返回。
var sum = (num1, num2) => { return num1 + num2; }

// 由于大括号被解释为代码块,所以如果箭头函数直接返回一个对象,必须在对象外面加上括号。
var getTempItem = id => ({ id: id, name: "Temp" });
  • 箭头函数可以与变量解构结合使用。
const full = ({ first, last }) => first + ' ' + last;

// 等同于
function full(person) {
  return person.first + ' ' + person.last;
}
  • 箭头函数使得表达更加简洁。
const isEven = n => n % 2 == 0;
const square = n => n * n;
  • 上面代码只用了两行,就定义了两个简单的工具函数。如果不用箭头函数,可能就要占用多行,而且还不如现在这样写醒目。

  • 箭头函数的一个用处是简化回调函数。
// 正常函数写法
[1,2,3].map(function (x) {
  return x * x;
});

// 箭头函数写法
[1,2,3].map(x => x * x);

// 另一个例子是
// 正常函数写法
var result = values.sort(function (a, b) {
  return a - b;
});

// 箭头函数写法
var result = values.sort((a, b) => a - b);
  • 下面是 rest 参数与箭头函数结合的例子。
const numbers = (...nums) => nums;

numbers(1, 2, 3, 4, 5)
// [1,2,3,4,5]

const headAndTail = (head, ...tail) => [head, tail];

headAndTail(1, 2, 3, 4, 5)
// [1,[2,3,4,5]]

5.2 箭头函数的注意事项

  • 箭头函数有几个使用注意点。
    1. 函数体内的this对象,就是定义时所在的对象,而不是使用时所在的对象。
    2. 不可以当作构造函数,也就是说,不可以使用new命令,否则会抛出一个错误。
    3. 不可以使用arguments对象,该对象在函数体内不存在。如果要用,可以用 rest 参数代替。
    4. 不可以使用yield命令,因此箭头函数不能用作 Generator 函数。
  • 上面四点中,第一点尤其值得注意。this对象的指向是可变的,但是在箭头函数中,它是固定的。
function foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}

var id = 21;

foo.call({ id: 42 });
// id: 42
  • 上面代码中,setTimeout的参数是一个箭头函数,这个箭头函数的定义生效是在foo函数生成时,而它的真正执行要等到100毫秒后。
  • 如果是普通函数,执行时this应该指向全局对象window,这时应该输出21
  • 但是,箭头函数导致this总是指向函数定义生效时所在的对象(本例是{id: 42}),所以输出的是42
  • 箭头函数可以让setTimeout里面的this,绑定定义时所在的作用域,而不是指向运行时所在的作用域。下面是另一个例子。
function Timer() {
  this.s1 = 0;
  this.s2 = 0;
  // 箭头函数
  setInterval(() => this.s1++, 1000);
  // 普通函数
  setInterval(function () {
    this.s2++;
  }, 1000);
}

var timer = new Timer();

setTimeout(() => console.log('s1: ', timer.s1), 3100);
setTimeout(() => console.log('s2: ', timer.s2), 3100);
// s1: 3
// s2: 0

上面代码中,Timer函数内部设置了两个定时器,分别使用了箭头函数和普通函数。前者的this绑定定义时所在的作用域(即Timer函数),后者的this指向运行时所在的作用域(即全局对象)。所以,3100毫秒之后,timer.s1被更新了3次,而timer.s2一次都没更新。

  • 箭头函数可以让this指向固定化,这种特性很有利于封装回调函数。下面是一个例子,DOM 事件的回调函数封装在一个对象里面。
var handler = {
  id: '123456',

  init: function() {
    document.addEventListener('click',
      event => this.doSomething(event.type), false);
  },

  doSomething: function(type) {
    console.log('Handling ' + type  + ' for ' + this.id);
  }
};

上面代码的init方法中,使用了箭头函数,这导致这个箭头函数里面的this,总是指向handler对象。
否则,回调函数运行时,this.doSomething这一行会报错,因为此时this指向document对象。


  • this指向的固定化,并不是因为箭头函数内部有绑定this的机制,实际原因是箭头函数根本没有自己的this,导致内部的this就是外层代码块的this。正是因为它没有this,所以也就不能用作构造函数。
  • 所以,箭头函数转成 ES5 的代码如下。
// ES6
function foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}

// ES5
function foo() {
  var _this = this;

  setTimeout(function () {
    console.log('id:', _this.id);
  }, 100);
}

上面代码中,转换后的ES5版本清楚地说明了,箭头函数里面根本没有自己的this,而是引用外层的this。


  • 请问下面的代码之中有几个this?
function foo() {
  return () => {
    return () => {
      return () => {
        console.log('id:', this.id);
      };
    };
  };
}

var f = foo.call({id: 1});

var t1 = f.call({id: 2})()(); // id: 1
var t2 = f().call({id: 3})(); // id: 1
var t3 = f()().call({id: 4}); // id: 1

上面代码之中,只有一个this,就是函数foothis,所以t1t2t3都输出同样的结果。
因为所有的内层函数都是箭头函数,都没有自己的this,它们的this其实都是最外层foo函数的this

  • 除了this,以下三个变量在箭头函数之中也是不存在的,指向外层函数的对应变量:arguments、super、new.target。
function foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log('args:', arguments);
  }, 100);
}

foo(2, 4, 6, 8)
// args: [2, 4, 6, 8]

上面代码中,箭头函数内部的变量arguments,其实是函数foo的arguments变量。

  • 另外,由于箭头函数没有自己的this,所以当然也就不能用call()、apply()、bind()这些方法去改变this的指向。
(function() {
  return [
    (() => this.x).bind({ x: 'inner' })()
  ];
}).call({ x: 'outer' });
// ['outer']

上面代码中,箭头函数没有自己的this,所以bind方法无效,内部的this指向外部的this。

长期以来,JavaScript 语言的this对象一直是一个令人头痛的问题,在对象方法中使用this,必须非常小心。箭头函数”绑定”this,很大程度上解决了这个困扰。

5.3、嵌套的箭头函数

  • 箭头函数内部,还可以再使用箭头函数。下面是一个 ES5 语法的多重嵌套函数。
function insert(value) {
  return {into: function (array) {
    return {after: function (afterValue) {
      array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
      return array;
    }};
  }};
}

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]

//上面这个函数,可以使用箭头函数改写。
let insert = (value) => ({into: (array) => ({after: (afterValue) => {
  array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
  return array;
}})});

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]
  • 下面是一个部署管道机制(pipeline)的例子,即前一个函数的输出是后一个函数的输入。
const pipeline = (...funcs) =>
  val => funcs.reduce((a, b) => b(a), val);

const plus1 = a => a + 1;
const mult2 = a => a * 2;
const addThenMult = pipeline(plus1, mult2);

addThenMult(5)
// 12

// 如果觉得上面的写法可读性比较差,也可以采用下面的写法。
const plus1 = a => a + 1;
const mult2 = a => a * 2;

mult2(plus1(5))
// 12
  • 箭头函数还有一个功能,就是可以很方便地改写λ演算。
// λ演算的写法
fix = λf.(λx.f(λv.x(x)(v)))(λx.f(λv.x(x)(v)))

// ES6的写法
var fix = f => (x => f(v => x(x)(v)))
               (x => f(v => x(x)(v)));

上面两种写法,几乎是一一对应的。由于λ演算对于计算机科学非常重要,这使得我们可以用ES6作为替代工具,探索计算机科学。

6、 绑定 this

  • 箭头函数可以绑定this对象,大大减少了显式绑定this对象的写法(call、apply、bind)。
    • 但是,箭头函数并不适用于所有场合,所以ES7提出了“函数绑定”(function bind)运算符,用来取代call、apply、bind调用。
    • 虽然该语法还是ES7的一个提案,但是Babel转码器已经支持。
  • 函数绑定运算符是并排的两个冒号(::),双冒号左边是一个对象,右边是一个函数。
    • 该运算符会自动将左边的对象,作为上下文环境(即this对象),绑定到右边的函数上面。
foo::bar;
// 等同于
bar.bind(foo);

foo::bar(...arguments);
// 等同于
bar.apply(foo, arguments);

const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
function hasOwn(obj, key) {
  return obj::hasOwnProperty(key);
}


// 如果双冒号左边为空,右边是一个对象的方法,则等于将该方法绑定在该对象上面。
var method = obj::obj.foo;
// 等同于
var method = ::obj.foo;

let log = ::console.log;
// 等同于
var log = console.log.bind(console);


//由于双冒号运算符返回的还是原对象,因此可以采用链式写法。
// 例一
import { map, takeWhile, forEach } from "iterlib";

getPlayers()
::map(x => x.character())
::takeWhile(x => x.strength > 100)
::forEach(x => console.log(x));

// 例二
let { find, html } = jake;

document.querySelectorAll("div.myClass")
::find("p")
::html("hahaha");

7、 尾调用优化

7.1 什么是尾调用?

  • 尾调用(Tail Call)是函数式编程的一个重要概念,本身非常简单,一句话就能说清楚,就是指某个函数的最后一步是调用另一个函数
function f(x){
  return g(x);
}
  • 以下三种情况,都不属于尾调用。
// 情况一
function f(x){
  let y = g(x);
  return y;
}

// 情况二
function f(x){
  return g(x) + 1;
}

// 情况三
function f(x){
  g(x);
}

//情况三等同于下面的代码。
function f(x){
  g(x);
  return undefined;
}

上面代码中,情况一是调用函数g之后,还有赋值操作,所以不属于尾调用,即使语义完全一样。情况二也属于调用后还有操作,即使写在一行内。

  • 尾调用不一定出现在函数尾部,只要是最后一步操作即可。
// 函数m和n都属于尾调用,因为它们都是函数f的最后一步操作。
function f(x) {
  if (x > 0) {
    return m(x)
  }
  return n(x);
}

7.2 尾调用优化

  • 尾调用之所以与其他调用不同,就在于它的特殊的调用位置。
  • 我们知道,函数调用会在内存形成一个“调用记录”,又称“调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。
    • 如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用帧上方,还会形成一个B的调用帧。
    • 等到B运行结束,将结果返回到AB的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用帧,以此类推。
    • 所有的调用帧,就形成一个“调用栈”(call stack)。
  • 尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用帧,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用帧,取代外层函数的调用帧就可以了。
function f() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();

// 等同于
function f() {
  return g(3);
}
f();

// 等同于
g(3);

上面代码中,如果函数g不是尾调用,函数f就需要保存内部变量m和n的值、g的调用位置等信息。但由于调用g之后,函数f就结束了,所以执行到最后一步,完全可以删除f(x)的调用帧,只保留g(3)的调用帧。

  • 这就叫做“尾调用优化”(Tail call optimization),即只保留内层函数的调用帧
    • 如果所有函数都是尾调用,那么完全可以做到每次执行时,调用帧只有一项,这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。
  • 注意,只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧,否则就无法进行“尾调用优化”。
function addOne(a){
  var one = 1;
  function inner(b){
    return b + one;
  }
  return inner(a);
}

上面的函数不会进行尾调用优化,因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one。

7.3 尾递归

  • 函数调用自身,称为递归。如果尾调用自身,就称为尾递归。
  • 递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百个调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。
    • 但对于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误。
// 阶乘函数,计算n的阶乘,最多需要保存n个调用记录,复杂度 O(n) 。
function factorial(n) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

factorial(5) // 120

//如果改写成尾递归,只保留一个调用记录,复杂度 O(1) 。
function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120
  • 还有一个比较著名的例子,就是计算 Fibonacci 数列,也能充分说明尾递归优化的重要性。
// 非尾递归的 Fibonacci 数列实现如下。
function Fibonacci (n) {
  if ( n <= 1 ) {return 1};

  return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
}

Fibonacci(10) // 89
Fibonacci(100) // 堆栈溢出
Fibonacci(500) // 堆栈溢出

//尾递归优化过的 Fibonacci 数列实现如下。
function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) {
  if( n <= 1 ) {return ac2};

  return Fibonacci2 (n - 1, ac2, ac1 + ac2);
}

Fibonacci2(100) // 573147844013817200000
Fibonacci2(1000) // 7.0330367711422765e+208
Fibonacci2(10000) // Infinity

由此可见,“尾调用优化”对递归操作意义重大,所以一些函数式编程语言将其写入了语言规格。ES6 是如此,第一次明确规定,所有 ECMAScript 的实现,都必须部署“尾调用优化”。这就是说,ES6 中只要使用尾递归,就不会发生栈溢出,相对节省内存。

7.4 递归函数的改写

  • 尾递归的实现,往往需要改写递归函数,确保最后一步只调用自身。
    • 做到这一点的方法,就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。
    • 比如上面的例子,阶乘函数 factorial 需要用到一个中间变量total,那就把这个中间变量改写成函数的参数。
      • 这样做的缺点就是不太直观,第一眼很难看出来,为什么计算5的阶乘,需要传入两个参数5和1?
  • 两个方法可以解决这个问题。
// 方法一是在尾递归函数之外,再提供一个正常形式的函数。
// 通过一个正常形式的阶乘函数factorial,调用尾递归函数tailFactorial,看起来就正常多了。   
   function tailFactorial(n, total) {
     if (n === 1) return total;
     return tailFactorial(n - 1, n * total);
   }
   
   function factorial(n) {
     return tailFactorial(n, 1);
   }
   
   factorial(5) // 120
   
   
 
 // 函数式编程有一个概念,叫做柯里化(currying),意思是将多参数的函数转换成单参数的形式。这里也可以使用柯里化。
 // 通过柯里化,将尾递归函数tailFactorial变为只接受一个参数的factorial。
function currying(fn, n) {
  return function (m) {
    return fn.call(this, m, n);
  };
}

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}

const factorial = currying(tailFactorial, 1);

factorial(5) // 120


   
//方法二采用 ES6 的函数默认值。
  
  function factorial(n, total = 1) {
    if (n === 1) return total;
    return factorial(n - 1, n * total);
  }
  
  factorial(5) // 120

总结一下,递归本质上是一种循环操作
纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令,所有的循环都用递归实现,这就是为什么尾递归对这些语言极其重要。
对于其他支持“尾调用优化”的语言(比如Lua,ES6),只需要知道循环可以用递归代替,而一旦使用递归,就最好使用尾递归。

7.5 严格模式

  • ES6 的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。
  • 这是因为在正常模式下,函数内部有两个变量,可以跟踪函数的调用栈。
    • func.arguments:返回调用时函数的参数。
    • func.caller:返回调用当前函数的那个函数。
  • 尾调用优化发生时,函数的调用栈会改写,因此上面两个变量就会失真。严格模式禁用这两个变量,所以尾调用模式仅在严格模式下生效。
function restricted() {
  'use strict';
  restricted.caller;    // 报错
  restricted.arguments; // 报错
}
restricted();

7.6 尾递归优化的实现

  • 尾递归优化只在严格模式下生效,那么正常模式下,或者那些不支持该功能的环境中,有没有办法也使用尾递归优化呢?回答是可以的,就是自己实现尾递归优化。
  • 它的原理非常简单。
    • 尾递归之所以需要优化,原因是调用栈太多,造成溢出,那么只要减少调用栈,就不会溢出。
    • 怎么做可以减少调用栈呢?就是采用“循环”换掉“递归”。
  • 下面是一个正常的递归函数。
function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

sum(1, 100000)
// Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded(…)

上面代码中,sum是一个递归函数,参数x是需要累加的值,参数y控制递归次数。一旦指定sum递归100000次,就会报错,提示超出调用栈的最大次数。

  • 蹦床函数(trampoline)可以将递归执行转为循环执行。
function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}

上面就是蹦床函数的一个实现,它接受一个函数f作为参数。只要f执行后返回一个函数,就继续执行。

  • 注意,这里是返回一个函数,然后执行该函数,而不是函数里面调用函数,这样就避免了递归执行,从而就消除了调用栈过大的问题。
  • 然后,要做的就是将原来的递归函数,改写为每一步返回另一个函数。
// sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。
function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum.bind(null, x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

// 现在,使用蹦床函数执行sum,就不会发生调用栈溢出。
trampoline(sum(1, 100000))
// 100001
  • 蹦床函数并不是真正的尾递归优化,下面的实现才是。
function tco(f) {
  var value;
  var active = false;
  var accumulated = [];

  return function accumulator() {
    accumulated.push(arguments);
    if (!active) {
      active = true;
      while (accumulated.length) {
        value = f.apply(this, accumulated.shift());
      }
      active = false;
      return value;
    }
  };
}

var sum = tco(function(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1)
  }
  else {
    return x
  }
});

sum(1, 100000)
// 100001
  • 上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active
    • 默认情况下,这个变量是不激活的。
    • 一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。
    • 然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。 * 这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

8、 函数参数的尾逗号

  • ES2017 允许函数的最后一个参数有尾逗号(trailing comma)。
  • 此前,函数定义和调用时,都不允许最后一个参数后面出现逗号。
function clownsEverywhere(
  param1,
  param2
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar'
);

上面代码中,如果在param2或bar后面加一个逗号,就会报错。

  • 如果像上面这样,将参数写成多行(即每个参数占据一行),以后修改代码的时候,想为函数clownsEverywhere添加第三个参数,或者调整参数的次序,就势必要在原来最后一个参数后面添加一个逗号。这对于版本管理系统来说,就会显示添加逗号的那一行也发生了变动。这看上去有点冗余,因此新的语法允许定义和调用时,尾部直接有一个逗号。
function clownsEverywhere(
  param1,
  param2,
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar',
);

这样的规定也使得,函数参数与数组和对象的尾逗号规则,保持一致了。

9、 catch 语句的参数

  • 目前,有一个提案,允许try…catch结构中的catch语句调用时不带有参数。这个提案跟参数有关,也放在这一章介绍。
//传统的写法是catch语句必须带有参数,用来接收try代码块抛出的错误。
try {
  //  ···
} catch (error) {
  //  ···
}

//新的写法允许省略catch后面的参数,而不报错。
try {
  //  ···
} catch {
  //  ···
}

//新写法只在不需要错误实例的情况下有用,因此不及传统写法的用途广。
let jsonData;
try {
  jsonData = JSON.parse(str);
} catch {
  jsonData = DEFAULT_DATA;
}
// 上面代码中,JSON.parse报错只有一种可能:解析失败。因此,可以不需要抛出的错误实例。

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