第四章 函数(JavaScript:语言精粹)

函数包含一组语句,用来指定对象的行为,其代码可以用来重复使用。
 
一般来说,编程就是将一组需求分解成一组函数和数据结构的技能。
 
概览:函数对象 | 函数字面量 | 调用 | 方法调用模式 | 函数调用模式 | 构造函数调用模式 | Apply 调用模式 | 参数 | 返回 | 异常 | 给基本类型扩展功能 | 递归 | 作用域 | 闭包
 

 
4.1. 函数对象
 
JavaScript 中的函数就是对象。
 
对象字面量产生的对象连接到 Object.prototype,函数对象连接到 Function.prototype(该原型对象本身连接到 Object.prototype)。
 
函数的与众不同之处在于它们能被调用。
 

 
4.2. 函数字面量
 
函数对象通过函数字面量来创建。
 
// 4.2 code 1
var add = function (a, b) {
    return a + b;
};
 
函数字面量分为 4 个部分:第 1 部分,是保留字 function;第 2 部分,是函数名,它可以省略,省略函数名的函数称为匿名函数;第 3 部分是包含在圆括号中的一组参数;第 4 部分是包围在花括号中的一组语句,是函数的主体,在函数被调用时执行。
 
函数也可以被定义在其他函数中。一个内部函数除了可以访问自己的参数和变量,同时也能自由访问把它嵌套在其中的父函数的参数和变量。这被称为闭包
 
4.3. 调用
 
除了函数声明时定义的形式参数,每个函数还接收两个附加的参数:this 和 arguments。this 的值取决于调用的模式。
 
在 JavaScript 中一共有四种调用模式:方法调用模式、函数调用模式、构造器调用模式、apply 调用模式。
 

 
4.4. 方法调用模式
 
当一个函数被保存为对象的一个属性时,我们称它为一个方法。当一个方法被调用时,this 被绑定到该对象。
 
// 4.4 code 2
var myObj = {
    value: 0,
    increment: function (inc) {
        this.value += typeof inc === 'number' ? inc : 1;  
    }
};

myObj.increment();
myObj.value        // 1
myObj.increment(2);
myObj.value        // 3
 
通过 this 可取得它们所属对象的上下文的方法称为公共方法,代码里 increment 方法就是公共方法。
 

 
4.5. 函数调用模式
 
当一个函数并非一个对象的属性时,那么它就被当作一个函数来调用的。
 
// 4.5 code 3
var sum = add(3, 4); // 7
 
以此模式调用函数时,this 被绑定到全局变量,也就是 window 对象。
 
// 4.5 code 4
myObj.double = function () {
    
    var helper = function () {
        this  // Oops, window Object!
    }
}
 
↑这是一个语言设计上的错误,内部函数 helper 的 this 指 window,根本不是外部函数 double 指的 myObj 对象。可以这样解决:
 
// 4.5 code 5
myObj.double = function () {
    var that = this;
    
    var helper = function () {
        that.value = add(that.value, that.value);
    }
    
    helper();   // Function Invocation
}

myObj.double(); // Method Invocation
myObj.value     // 6
 
将外部函数的 this(也就是 myObj 对象),赋值给变量 that,那么在内部函数里就可以使用 myObj 对象了。
 

 
4.6. 构造器调用模式
 
JavaScript 是一门基于原型继承的语言,这意味着对象可以直接从其他对象继承属性,通过 prototype 属性。这偏离了当前编程的主流风格(基于类的编程),并没有被广泛理解。
 
一个函数,如果创建的目的就是希望给 new 前缀来调用,那么它就被称为构造器函数
 
// 4.6 code 6
var Quo = function (str) {
    this.status = str;
}

Quo.prototype.get_status = function () {
    return this.status;
}

var quo1 = new Quo('online');
quo1.get_status() // "online"
 
你可能会看到,当一个函数当成构造器函数使用时,函数名遵循大写约定(比如是 Quo,而不是 quo)。
 
我不推荐使用这种形式的构造器函数。下一章会有更好的替代方式。
 

 
4.7. Apply 调用模式
 
JavaScript 的函数可以拥有方法。
 
Apply 调用模式要用到 Function.prototype.apply(thisArg, argArray)方法,第一个参数是绑定给 this 的值,第二个参数是一个参数数组。
 
// 4.7 code 7
var arr = [3, 4];
var sum = add.apply(null, arr);
sum    // 7

var statusObj = {
    status: 'offline'
};
var status = Quo.prototype.get_status.apply(statusObj);
status // "offline"
 
结合上面的代码,我们对 apply 方法的两个参数,再做些说明,以便加深我们的印象:
1. add.apply(null, array):null 表示函数 add 里的 this 值为 null,array 数组里提供了调用 add 函数时可以传递给它的两个参数,这里分别是 3 和 4,所以 sum 的值是 7。
2. Quo.prototype.get_status.apply(statusObj):因为我们将 statusObj 绑定到了 get_status 方法的 this 上,相当于可以在 statusObj 上调用 get_status 方法。虽然 statusObj 没有 get_status 方法,也并没有继承 Quo.prototype。第二个参数没赋值,因为调用 get_status 方法不需要参数的。
 

 
4.8. 参数
 
当函数被调用时,会得到一个“免费”配送的参数,arguments。可以通过 arguments 来访问函数被调用时,传递给函数的参数列表。这使得编写一个无需指定参数个数的函数成为可能:
 
// 4.8 code 8
var sum = function () {
    var i, sum = 0; // this "sum" is different from the outer "sum"
    for (i = 0; i < arguments.length; i+= 1) {
        sum += arguments[i];
    }
    return sum;
}

sum(2, 4, 6, 8, 10); // 30
 
这种模式不是特别有用。在第六章,我们会给数组添加一个相似的方法来达到同样的效果。
 
因为语言的一个设计错误,arguments 并不是一个真正的数组,只是“类似数组”的对象。它有一个 length 属性,但没有任何数组的方法。
 

 
4.9. 返回
 
return 语句可以使函数提前返回。当 return 被执行时,函数立即返回而不再执行余下的语句。
 
一个函数总是会返回一个值。如果没有返回一个值,则返回 undefined。
 

 
4.10. 异常 
 
不出错是不可能的,你需要让你的程序在出错时抛出一个异常。
 
// 4.10 code 9
var add = function (a, b) {
    if (typeof a !== 'number' || typeof b !== 'number') {
        throw {
            name: 'TypeError',
            message: '相加需要数字,OK?'
        };
    }
    return a + b; 
}
 
如果输入的两个参数不都是数字,则会进入 throw 区域的逻辑,抛出一个 exception 对象,这个对象包含表示异常类型的 name 属性和一个描述性的 message 属性。
 
该 exception 对象将被传递到一个 try 语句的 catch 从句:
 
// 4.10 code 10
var try_it = function () {
    try {
        add('Give me Five!');
    } catch (ex) {
        document.writeln(ex.name + ':' + ex.message); // "TypeError:相加需要数字,OK?"
    } 
}

try_it();
 
try 用来捕获异常,catch 用来处理异常。上面代码向文档里输出了异常类型的 name 和 message(“TypeError:add need numbers”)。
 

 
4.11. 给基本类型扩充功能
 
JavaScript 语言允许给基本类型扩充功能。就像第 3 章中通过给 Object.prototype 添加方法,那么该方法对所有对象都有用,比如:函数、数组、字符串、数字、正则表达式和布尔值。
 
我们举个例子,给 Function.prototype 添加一个 method 方法,这个方法所有的函数都可以使用。
 
// 4.11 code 11
Function.prototype.method = function (name, func) {
    this.prototype[name] = func;
    return this;
}
 
JavaScript 本身提供的取整方法有些丑陋,我们可以通过给 Number.prototype 添加一个方法 integer 来进行改善。
 
// 4.11 code 12
Number.method('integer', function () {
    return Math[this < 0 ? 'ceil' : 'floor'](this);
});

(-2.4).integer(); // -2
(-2.6).integer(); // -2
(2.4).integer();  // 2
(2.6).integer();  // 2
 
JavaScript 缺少一个去除字符串首尾空白的方法,这也很好弥补。
 
// 4.11 code 13
String.method('trim', function () {
    return this.replace(/^s+|s+$/g, '');
});

' so~ hot! '.trim(); // "so~ hot!"
 
我们的 trim 方法使用了正则表达式。我们会在第 7 章学习到更多的正则表达式的内容。
 
为了保险,我们判断只在没有这个方法的前提下,去添加这个方法:
 
// 4.11 code 14
Function.prototype.method = function (name, func) {
    if (!this.prototype[name]) {
        this.prototype[name] = func;
    }
    return this;
}
 
因为基本类型的原型是共有结构,防止在用类库时,与类库同名方法混淆。
 

 
4.12. 递归
 
递归函数就是直接或间接调用自己的一种函数。
 
递归函数的一个实际应用,就是“汉诺塔”了。
 
“汉诺塔”是一个著名的益智游戏。在塔上有三根柱子和一套直径各不相同的空心圆盘。开始时,源柱子上有从小到到大堆叠在一起的空心圆盘,我们每次移动一个圆盘到另一根柱子上,最后的结果是所有的渲染按照顺序堆在了目标柱子上,但过程中不允许出现大圆盘放在小圆盘上。这里有一个代码的实现:
 
// 4.12 code 15
var hanoi = function (disc, src, aux, dst) {
    if (disc > 0) {
        hanoi(disc - 1, src, dst, aux);
        document.writeln(disc + ' 从 ' + src + ' 转移到了 ' + dst + '<br>');
        hanoi(disc - 1, aux, src, dst);
    }
}

hanoi(3, 'SRC', 'AUX', 'DST');
 
当圆盘数为 3 的时候,会打印出这样的结果:
 

1 从 SRC 转移到了 DST
2 从 SRC 转移到了 AUX
1 从 DST 转移到了 AUX
3 从 SRC 转移到了 DST
1 从 AUX 转移到了 SRC
2 从 AUX 转移到了 DST
1 从 SRC 转移到了 DST

 
hanoi 函数把一堆圆盘从一根柱子上整体转移到另一根柱子上,中间必须使用辅助柱子。从函数中可以看到,我们把它分解成了三个子问题:
1. 首先,它移动一对圆盘中较小的圆盘到辅助柱子上;
2. 然后,将较大圆盘放到目标柱子上;
3. 最后,将较小圆盘也放到目标柱子上。
 
为了更好的理解,我们可以假设只有两个圆盘,那么移动的顺序就是就是上面的三步。
 
 
(图片说明:这只猩猩在玩四个圆盘的汉诺塔,很认真:)
 
三个圆盘可以想象成这样:上面两个圆盘是一个整体,下面是一个,那么又是两个了,那么首先就要把上面一部分移动到辅助柱子上……
 
递归函数还可以非常高效的地操作树形结构,比如浏览器的文档对象模型(DOM)。每次递归调用时,处理指定树的一小段。
 
// 4.12 code 16
var walk_the_DOM = function walk(node, func) {
    func(node);
    node = node.firstChild;
    while (node) {
        walk(node, func);
        node = node.nextSibling;
    }
} 
 
// 4.12 code 17
var getElementsByAttribute = function (att, value) {
    var result = [];
    
    walk_the_DOM(document.body, function (node) {
        var actual = node.nodeType === 1 && node.getAttribute(att);
        if (typeof actual === 'string' && (actual === value || typeof value !== 'string')) {
            result.push(node);
        }
    });
    
    return result;
}
有一种函数,会在最后执行递归调用的语句。称为尾递归,是一种特殊的递归函数。像下面这样的:
 
// 4.12 code 18
var factorial = function factorial(i, a) {
    a = a || 1;
    if (i < 2) {
        return a;
    } 
    return factorial(i - 1, a * i);
}

factorial(4); // 24
 
遗憾的是,JavaScript 没有提供对于尾递归方面的优化。深度递归的函数可能会因为堆栈溢出而运行失败。
 

 
4.13. 作用域
 
// 4.13 code 19
var foo = function () {
    var a = 3, b = 5;
    
    var bar = function () {
        var b = 7, c =  11;
        
        // now. a = 3, b = 7, c =  11
        
        a += b + c;
        
        // now. a = 21, b = 7, c =  11
    }
    
    // now. a = 3, b = 5, c is undefined
    
    bar();
    
    // now. a = 21, b = 5
}
 
JavaScript 缺少块级作用域。因为这个,有一种情况要这样处理:在函数体的顶部声明函数中可能会用到的所有变量。
 
JavaScript 有函数作用域。那意味着,定义在函数内部的参数和变量对函数外部是不可见的,而在一个函数内部任何位置定义的参数和变量,在该函数内部任何位置都是可见的。
 

 
4.14. 闭包
 
 
 
(待续...)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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