深入理解JavaScript内部原理（3）： this

本文是翻译 http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-3-this/

概要

本文将进一步讨论与执行上下文密切相关的概念——this关键字。

事实证明，this这块的内容非常的复杂，它在不同执行上下文的情况下其值都会不同，并且会相应的引发一些问题。

很多程序员一看到this关键字，就会把它和面向对象的编程方式联系在一起，它指向利用构造器新创建出来的对象。在ECMAScript中，也支持this，然而，正如大家所熟知的，this不仅仅只用来表示创建出来的对象。

接下来给大家揭开在ECMAScript中this神秘的面纱。

定义

This是执行上下文的一个属性：

activeExecutionContext = {
  VO: {...},
  this: thisValue
};

这里的VO就是前一章介绍的变量对象。

This与上下文的可执行代码类型有关，其值在进入上下文阶段就确定了，并且在执行代码阶段是不能改变的。

让我们来详细的看看this在ECMAScript中式如何表现的。

全局代码中This的值

这种情况下，一切都变得非常简单，this的值总是全局对象本身;因此，可以间接地获取引用：

// 显式定义全局对象的属性
this.a = 10; // global.a = 10
alert(a); // 10
 
// 通过赋值给不受限的标识符来进行隐式定义
b = 20;
alert(this.b); // 20
 
// 通过变量声明来进行隐式定义
// 因为全局上下文中的变量对象就是全局对象本身
var c = 30;
alert(this.c); // 30

函数代码中This的值

当this在函数代码中的时候，事情就变得有趣多了。这种情况下是最复杂的，并且会引发很多的问题。

函数代码中this值的第一个特性（同时也是最主要的特性）就是：它并非静态的绑定在函数上。

正如此前提到的，this的值是在进入上下文的阶段确定的，并且在函数代码中的话，其值每次都会大不相同。

然而，一旦进入执行代码阶段，其值就不能改变了。比方说，要想给this赋一个新的值是不可能的，因为this根本就不是变量（相反的，在Python语言中，它显示定义的self对象是可以在运行时随意更改的）：

var foo = {x: 10};
 
var bar = {
  x: 20,
  test: function () {
 
    alert(this === bar); // true
    alert(this.x); // 20
 
    this = foo; // error, 不能更改this的值
 
    alert(this.x); // 如果没有错误，则其值为10而不是20
 
  }
 
};
 
// 在进入上下文的时候，this的值就确定了是“bar”对象
// 至于为什么，会在后面作详细介绍
 
bar.test(); // true, 20
 
foo.test = bar.test;
 
// 但是，这个时候，this的值又会变成“foo”
// 纵然我们调用的是同一个函数
 
foo.test(); // false, 10

因此，在函数代码中影响this值的因素是有很多的。

首先，在一般的函数调用中，this的值是由激活上下文代码的调用者决定的，比如说，调用函数的外层上下文。this的值是由调用表达式的形式决定的。

理解并谨记这一点是非常必要的，有利于在任何上下文中都能准确的确定this的值。

影响调用上下文中的this的值的只有可能是调用表达式的形式，也就是调用函数的方式。（一些关于JavaScript的文章和书籍中指出的“this的值取决于函数的定义方式，如果是全局函数，则this的值就会设置为全局对象，如果是某个对象的方法，则this的值就会设置为该对象”——这纯属扯淡，根本就是在误人子弟）。正如此前大家看到的，纵然是全局函数，this的值也会随着函数调用方式的不同而不同：

function foo() {
  alert(this);
}
 
foo(); // global
 
alert(foo === foo.prototype.constructor); // true
 
// 然而，同样的函数，以另外一种调用方式的话，this的值就不同了
 
foo.prototype.constructor(); // foo.prototype

调用一个对象的某个方法的时候，this的值也有可能不是该对象的：

var foo = {
  bar: function () {
    alert(this);
    alert(this === foo);
  }
};
 
foo.bar(); // foo, true
 
var exampleFunc = foo.bar;
 
alert(exampleFunc === foo.bar); // true
 
// 同样地，相同的函数以不同的调用方式，this的值也就不同了
 
exampleFunc(); // global, false

那么，究竟调用表达式的方式是如何影响this的值的呢？为了完全搞明白这其中的奥妙，首先，这里有必要先介绍一种内部类型——引用类型（the Reference type）。

引用类型

引用类型的值可以用伪代码表示为一个拥有两个属性的对象——base属性（属性所属的对象）以及该base对象中的propertyName属性：

var valueOfReferenceType = {
  base: ,
  propertyName: 
};

引用类型的值只有可能是以下两种情况：

当处理一个标识符的时候
或者进行属性访问的时候

关于标识符的处理会在第四章——所用域链中作介绍，这里我们只要注意的是，此算法总返回一个引用类型的值（这对this的值是至关重要的）。

标识符其实就是变量名，函数名，函数参数名以及全局对象的未受限的属性。如下所示：

var foo = 10;
function bar() {}

中间过程中，对应的引用类型的值如下所示：

var fooReference = {
  base: global,
  propertyName: 'foo'
};
 
var barReference = {
  base: global,
  propertyName: 'bar'
};

要从引用类型的值中获取一个对象实际的值需要GetValue方法，该方法用伪代码可以描述成如下形式：

function GetValue(value) {
 
  if (Type(value) != Reference) {
    return value;
  }
 
  var base = GetBase(value);
 
  if (base === null) {
    throw new ReferenceError;
  }
 
  return base.[[Get]](GetPropertyName(value));
 
}

上述代码中的[[Get]]方法返回了对象属性实际的值，包括从原型链中继承的属性：

GetValue(fooReference); // 10
GetValue(barReference); // function object "bar"

对于属性访问来说，有两种方式： 点符号（这时属性名是正确的标识符并且提前已经知道了）或者中括号符号：

foo.bar();
foo['bar']();

中间过程中，得到如下的引用类型的值：

var fooBarReference = {
  base: foo,
  propertyName: 'bar'
};
 
GetValue(fooBarReference); // function object "bar"

问题又来了，引用类型的值又是如何影响函数上下文中this的值的呢？——非常重要。这也是本文的重点。总的来说，决定函数上下文中this的值的规则如下所示：

函数上下文中this的值是函数调用者提供并且由当前调用表达式的形式而定的。如果在调用括号()的左边，有引用类型的值，那么this的值就会设置为该引用类型值的base对象。所有其他情况下（非引用类型），this的值总是null。然而，由于null对于this来说没有任何意义，因此会隐式转换为全局对象。

如下所示：

function foo() {
  return this;
}
 
foo(); // global

上述代码中，调用括号的左侧是引用类型的值（因为foo是标识符）：

var fooReference = {
  base: global,
  propertyName: 'foo'
};

相应的，this的值会设置为引用类型值的base对象，这里就是全局对象。

属性访问也是类似的：

var foo = {
  bar: function () {
    return this;
  }
};
 
foo.bar(); // foo

同样的，也是引用类型的值，它的base对象是foo对象，激活bar函数的时候，this的值就设置为foo对象了：

var fooBarReference = {
  base: foo,
  propertyName: 'bar'
};

然而，同样的函数以不同的激活方式的话，this的值就完全不同了：

var test = foo.bar;
test(); // global

因为test也是标识符，这样就产生了另外的引用类型的值，其中base对象（全局对象）就是this的值：

var testReference = {
  base: global,
  propertyName: 'test'
};

至此，我们就可以精确的解释，为什么同样的函数，以不同的调用方式激活，this的值也会不同了——答案就是处理过程中，是不同的引用类型的值：

function foo() {
  alert(this);
}
 
foo(); // global, 因为
 
var fooReference = {
  base: global,
  propertyName: 'foo'
};
 
alert(foo === foo.prototype.constructor); // true
 
// 另一种调用方式
 
foo.prototype.constructor(); // foo.prototype, 因为
 
var fooPrototypeConstructorReference = {
  base: foo.prototype,
  propertyName: 'constructor'
};

如下是另外一种（典型的）利用调用表达式来动态决定this值的例子：

function foo() {
  alert(this.bar);
}
 
var x = {bar: 10};
var y = {bar: 20};
 
x.test = foo;
y.test = foo;
 
x.test(); // 10
y.test(); // 20

函数调用以及非引用类型

正如此前提到过的，当调用括号左侧为非引用类型的时候，this的值会设置为null，并最终变成全局对象。

我们来考虑下如下表达式：

(function () {
  alert(this); // null => global
})();

上述例子中，有函数对象，但非引用类型对象（因为它不既不是标识符也不属于属性访问），因此，this的值最终设置为全局对象。

如下是更为复杂的例子：

var foo = {
  bar: function () {
    alert(this);
  }
};
 
foo.bar(); // Reference, OK => foo
(foo.bar)(); // Reference, OK => foo
 
(foo.bar = foo.bar)(); // global?
(false || foo.bar)(); // global?
(foo.bar, foo.bar)(); // global?

看了上述代码，你可能又有疑问了：为什么明明是属性访问，但是最终this的值不是base对象而是全局对象呢？

这里主要疑问在最后三个表达式，这三个表达式添加了特定的操作之后，调用括号左侧就不再是引用类型的值了。

第一种情况——非常明确，是引用类型，最终this的值设置为base对象，foo。

第二种情况有一个组操作符（grouping operator），该操作符不会触发调用获取引用类型实际值的方法，比如：GetValue方法。相应的，处理组操作符中间过程中——获得的仍然是一个引用类型的值，这也就解释了为什么this的值设置成了base对象，foo。

第三种情况是一个赋值操作符（assignment operator）,与组操作符不同的是，它会触发调用GetValue方法（参见11.13.1中的第三步）。最后返回的时候就是一个函数对象了（而不是引用类型的值了），这就意味着this的值会设置为null，最终会变成全局对象。

第四和第五种情况也是类似的——逗号操作符和OR逻辑表达式都会触发调用GetValue方法，于是相应地就会丢失原先的引用类型值，变成了函数类型，this的值就变成了全局对象了。

引用类型以及null（this的值）

有这么一种情况下，当调用表达式左侧是引用类型的值，但是this的值却是null，最终变为全局对象。发生这种情况的条件是当引用类型值的base对象恰好为活跃对象。

当内部子函数在父函数中被调用的时候就会发生这种情况。正如第二章介绍的，局部变量，内部函数以及函数的形参都会存储在指定函数的活跃对象中：

function foo() {
  function bar() {
    alert(this); // global
  }
  bar(); // 和AO.bar()是一样的
}

活跃对象总是会返回this值为——null（用伪代码来表示，AO.bar()就相当于null.bar()）。然后，如此前描述的，this的值最终会由null变为全局对象。

当函数调用包含在with语句的代码块中，并且with对象包含一个函数属性的时候，就会出现例外的情况。with语句会将该对象添加到作用域链的最前面，在活跃对象的之前。相应地，在引用类型的值（标识符或者属性访问）的情况下，base对象就不再是活跃对象了，而是with语句的对象。另外，值得一提的是，它不仅仅只针对内部函数，全局函数也是如此，原因就是with对象掩盖了作用域链中更高层的对象（全局对象或者活跃对象）：

var x = 10;
 
with ({
 
  foo: function () {
    alert(this.x);
  },
  x: 20
 
}) {
 
  foo(); // 20
 
}
 
// because
 
var  fooReference = {
  base: __withObject,
  propertyName: 'foo'
};

当调用的函数恰好是catch从句的参数时，情况也是类似的：在这种情况下，catch对象也会添加到作用域链的最前面，在活跃对象和全局对象之前。然而，这个行为在ECMA-262-3中被指出是个bug，并且已经在ECMA-262-5中修正了；因此，在这种情况下，this的值应该设置为全局对象，而不是catch对象。

try {
  throw function () {
    alert(this);
  };
} catch (e) {
  e(); // __catchObject - in ES3, global - fixed in ES5
}
 
// on idea
 
var eReference = {
  base: __catchObject,
  propertyName: 'e'
};
 
// 然而，既然这是个bug
// 那就应该强制设置为全局对象
// null => global
 
var eReference = {
  base: global,
  propertyName: 'e'
};

同样的情况还会在递归调用一个非匿名函数的时候发生（函数相关的内容会在第五章作相应的介绍）。在第一次函数调用的时候，base对象是外层的活跃对象（或者全局对象），在接下来的递归调用的时候——base对象应当是一个存储了可选的函数表达式名字的特殊对象，然而，事实却是，在这种情况下，this的值永远都是全局对象：

(function foo(bar) {
 
  alert(this);
 
  !bar && foo(1); // "should" be special object, but always (correct) global
 
})(); // global

当函数作为构造器被调用时this的值

这里要介绍的是函数上下文中关于this值的另外一种情况——当函数作为构造器被调用的时候：

function A() {
  alert(this); // newly created object, below - "a" object
  this.x = 10;
}
 
var a = new A();
alert(a.x); // 10

在这种情况下，new操作符会调用“A”函数的内部[[Construct]]。在对象创建之后，会调用内部的[[Call]]函数，然后所有“A”函数中this的值会设置为新创建的对象。

手动设置函数调用时this的值

Function.prototype上定义了两个方法（因此，它们对所有函数而言都是可访问的），允许手动指定函数调用时this的值。这两个方法是：.apply和.call；它们都接受第一个参数作为调用上下文中this的值。而它们的不同点其实无关紧要：对于.apply来说，第二个参数接受数组类型（或者是类数组的对象，比如arguments）, 而.call方法接受任意多的参数。这两个方法只有第一个参数是必要的——this的值。

如下所示：

var b = 10;
 
function a(c) {
  alert(this.b);
  alert(c);
}
 
a(20); // this === global, this.b == 10, c == 20
 
a.call({b: 20}, 30); // this === {b: 20}, this.b == 20, c == 30
a.apply({b: 30}, [40]) // this === {b: 30}, this.b == 30, c == 40

总结

本文我们讨论了ECMAScript中this关键字的特性（相对C++或者Java而言，真的可以说是特性）。洗完此文对大家理解this关键字在ECMAScript中的工作原理有所帮助。