命名函数表达式探秘
作者:Juriy "kangax" Zaytsev (http://perfectionkills.com/)
译者:为之漫笔 (http://www.cn-cuckoo.com/)
发表时间:2009年6月17日 最近修改:2009年10月9日
翻译时间:2009年12月9日 修订时间:2009年12月22日
1. 前言 (#introduction)
2. 函数表达式与函数声明 (#expr-vs-decl)
3. 函数语句 (#function-statements)
4. 命名函数表达式 (#named-expr)
5. 调试器中的函数名 (#names-in-debuggers)
6. JScript的bug (#jscript-bugs)
7. JScript的内存管理 (#jscript-memory-management)
8. 测试 (#tests)
9. Safari中存在的bug (#safari-bug)
10. SpiderMonkey的怪癖 (#spidermonkey-peculiarity)
11. 解决方案 (#solution)
12. 替代方案 (#alt-solution)
13. WebKit的displayName (#webkit-displayName)
14. 对未来的思考 (#future-considerations)
15. 致谢 (#credits)
前言
我觉得很奇怪,网上好像一直没有人认真地讨论过命名函数表达式(Named Function Expression,即“有名字函数表达式”,与
“匿名函数”相对。——译者注)。而这也许正是各种各样的误解随处可见的一个原因。在这篇文章里,我打算从理论和实践两个
方面出发,对这些令人惊叹的JavaScript结构的优缺点给出一个结论。
简单来讲,命名函数表达式只有一个用处——在调试器或性能分析程序中描述函数的名称。没错,也可以使用函数名实现递归,
但你很快就会知道,目前来看这通常是不切实际的。当然,如果你不关注调试,那就没什么可担心的。否则,就应该往下看一
看,看看在跨浏览器开发中都会出现哪些小毛病(glitch),也看看应该怎样解决它们。
一开始呢,我会先介绍一下什么是函数表达式,以及现代调试器如何处理它们之类的内容。要是你比较心急,请直接跳到“最终
方案” (#solution)部分,该部分详细说明了怎样才能安全地使用这些结构。
函数表达式与函数声明
在ECMAScript中,有两个最常用的创建函数对象的方法,即使用函数表达式或者使用函数声明。这两种方法之间的区别可谓 相
当地令人困惑;至少我是相当地困惑。对此,ECMA规范只明确了一点,即函数声明 必须始终带有一个标识符(Identifier)
——也就是函数名呗,而函数表达式 则可省略这个标识符:
函数声明:
function Identifier ( FormalParameterList opt ){ FunctionBody }
函数表达式:
function Identifier opt ( FormalParameterList opt ){ FunctionBody }
显然,在省略标识符的情况下, “表达式” 也就只能是表达式了。可要是不省略标识符呢?谁知道它是一个函数声明,还是一个
函数表达式——毕竟,这种情况下二者是完全一样的啊?实践表明,ECMAScript是通过上下文来区分这两者的:假如 function
foo(){} 是一个赋值表达式的一部分,则认为它是一个函数表达式。而如果 function foo(){} 被包含在一个函数体内,或者位
于程序(的最上层)中,则将它作为一个函数声明来解析。
function foo(){}; // 声明,因为它是程序的一部分
var bar = function foo(){}; // 表达式,因为它是赋值表达式(AssignmentExpression)的一部分
new function bar(){}; // 表达式,因为它是New表达式(NewExpression)的一部分
(function(){
function bar(){}; // 声明,因为它是函数体(FunctionBody)的一部分
})();
还有一种不那么显而易见的函数表达式,就是被包含在一对圆括号中的函数—— (function foo(){})。将这种形式看成表达式
同样是因为上下文的关系:(和)构成一个分组操作符,而分组操作符只能包含表达式:
下面再多看几个例子吧:
function foo(){}; // 函数声明
(function foo(){}); // 函数表达式:注意它被包含在分组操作符中
try {
(var x = 5); // 分组操作符只能包含表达式,不能包含语句(这里的var就是语句)
} catch(err) {
// SyntaxError(因为“var x = 5”是一个语句,而不是表达式——对表达式求值必须返回值,但对语句求值则未必返回值。——译}
不知道大家有没有印象,在使用 eval 对JSON求值的时候,JSON字符串通常是被包含在一对圆括号中的—— eval('(' + json
+ ')')。这样做的原因当然也不例外——分组操作符,也就是那对圆括号,会导致解析器强制将JSON的花括号当成表达式而不
代码块来解析:
try {
{ "x": 5 }; // {和}会被作为块来解析
} catch(err) {
// SyntaxError(“'x':5”只是构建对象字面量的语法,但该语法不能出现在外部的语句块中。——译者注)
}
({ "x": 5 }); // 分组操作符会导致解析器强制将{和}作为对象字面量来解析
声明和表达式的行为存在着十分微妙而又十分重要的差别。
首先,函数声明会在任何表达式被解析和求值之前先行被解析和求值。即使声明位于源代码中的最后一行,它也会先于同一作用
域中位于最前面的表达式被求值。还是看个例子更容易理解。在下面这个例子中,函数 fn 是在 alert 后面声明的。但是,在
alert 执行的时候,fn已经有定义了:
alert(fn());
function fn() {
return 'Hello world!';
}
函数声明还有另外一个重要的特点,即通过条件语句控制函数声明的行为并未标准化,因此不同环境下可能会得到不同的结果。
有鉴于此,奉劝大家千万不要在条件语句中使用函数声明,而要使用函数表达式。
// 千万不要这样做!
// 有的浏览器会把foo声明为返回first的那个函数
// 而有的浏览器则会让foo返回second
if (true) {
function foo() {
return 'first';
}
}
else {
function foo() {
return 'second';
}
}
foo();
// 记住,这种情况下要使用函数表达式:
var foo;
if (true) {
foo = function() {
return 'first';
};
}
else {
foo = function() {
return 'second';
};
}
foo();
想知道使用函数声明的实际规则到底是什么?继续往下看吧。嗯,有人不想知道?那请跳过下面这段摘录的文字。
FunctionDeclaration(函数声明)只能出现在Program(程序)或FunctionBody(函数体)内。从句法上讲,它们 不能出现
在Block(块)({ ... })中,例如不能出现在 if、while 或 for 语句中。因为 Block(块) 中只能包含Statement(语
句), 而不能包含FunctionDeclaration(函数声明)这样的SourceElement(源元素)。另一方面,仔细看一看产生规则也会
发现,唯一可能让Expression(表达式)出现在Block(块)中情形,就是让它作为ExpressionStatement(表达式语句)的一
部分。但是,规范明确规定了ExpressionStatement(表达式语句)不能以关键字function开头。而这实际上就是
说,FunctionExpression(函数表达式)同样也不能出现在Statement(语句)或Block(块)中(别忘了Block(块)就是由
Statement(语句)构成的)。
由于存在上述限制,只要函数出现在块中(像上面例子中那样),实际上就应该将其看作一个语法错误,而不是什么函数声明
或表达式。但问题是,我还没见过哪个实现是按照上述规则来解析这些函数的;好像每个实现都有自己的一套。
有必要提醒大家一点,根据规范的描述,实现可以引入语法扩展(见第16部分),只不过任何情况下都不能违反规定。而目前
的诸多客户端也正是照此办理的。其中有一些会把块中的函数声明当作一般的函数声明来解析——把它们提升到封闭作用域的顶
部;另一些则引入了不同的语义并采用了稍复杂一些的规则。
函数语句
在诸如此类的对ECMAScript的语法扩展中,有一项就是函数语句,基于Gecko的浏览器(在Mac OS X平台的Firefox
1-3.7a1pre中测试过)目前都实现了该项扩展。可是不知道为什么,很多人好像都不知道这项扩展,也就更谈不上对其优劣的评
价了(MDC(Mozilla Dev eloper Center,Mozilla开发者中心)提到过这个问题 (https://developer.mozilla.org/En
/Core_JavaScript_1.5_Reference:Functions#Conditionally_defining_a_function),但是只有那么三言两语)。请大家记住,我
们是抱着学习和满足自己好奇心的态度来讨论函数语句的。因此,除非你只针对基于Gecko的环境编写脚本,否则我不建议你
使用这个扩展。
闲话少说,下面我们就来看看这些非标准的结构有哪些特点:
1. 一般语句可以出现的地方,函数语句也可以出现。当然包括块中:
if (true) {
function f(){ }
}
else {
function f(){ }
}
2. 函数语句可以像其他语句一样被解析,包含基于条件执行的情形:
if (true) {
function foo(){ return 1; }
}
else {
function foo(){ return 2; }
}
foo(); // 1
// 注意其他类型的客户端会把这里的foo解析为函数声明
// 因此,第二个foo会覆盖第一个,结果返回2而不返回1
函数语句不是在变量初始化期间声明的,而是在运行时声明的——与函数表达式一样。不过,一旦声明,函数语句的标识
符就在函数的整个作用域有效了。标识符有效性正是导致函数语句与函数表达式不同的关键所在(下一节将会展示命名
函数表达式的具体行为)。
// 此时,foo还没有声明
typeof foo; // "undefined"
if (true) {
// 一进入这个块,foo就被声明并在整个作用域中有效了
function foo(){ return 1; }
}
else {
// 永远不会进入这个块,因此这里的foo永远不会被声明
function foo(){ return 2; }
}
typeof foo; // "function"
通常,可以通过下面这样符合标准(但更繁琐一点)的代码来模拟前例中函数语句的行为:
var foo;
if (true) {
foo = function foo(){ return 1; };
}
else {
3.
foo = function foo() { return 2; };
}
函数语句与函数声明或命名函数表达式的字符串表示类似(而且包含标识符——即此例中的foo):
if (true) {
function foo(){ return 1; }
}
String(foo); // function foo() { return 1; }
4.
最后,早期基于Gecko的实现(Firefox 3及以前版本)中存在一个bug,即函数语句覆盖函数声明的方式不正确。在这些
早期的实现中,函数语句不知何故不能覆盖函数声明:
// 函数声明
function foo(){ return 1; }
if (true) {
// 使用函数语句来重写
function foo(){ return 2; }
}
foo(); // FF及以前版本返回1,FF3.5及以后版本返回2
// 但是,如果前面是函数表达式,则没有这个问题
var foo = function(){ return 1; };
if (true) {
function foo(){ return 2; }
}
foo(); // 在所有版本中都返回2
5.
大家请注意,Safari的某些早期版本(至少包括1.2.3、2.0 - 2.0.4以及3.0.4,可能也包括更早的版本)实现了与
SpiderMonkey完全一样的函数语句。本节所有的例子(不包括最后一个bug示例),在Safari的那些版本中都会得到与
Firefox完全相同的结果。此外,Blackberry(至少包括8230、9000和9530)浏览器好像也具有类似的行为。上述这种行为的
差异化再次说明——千万不能盲目地依赖这些扩展啊(如下所述,可以根据特性测试来使用函数表达式。——译者注)!
命名函数表达式
函数表达式实际上还是很常见的。Web开发中有一个常用的模式,即基于对某种特性的测试来“伪装”函数定义,从而实现性能最
优化。由于这种伪装通常都出现在相同的作用域中,因此基本上一定要使用函数表达式。毕竟,如前所述,不应该根据条件来执
行函数声明:
// 这里的contains取自APE Javascript库的源代码,网址为http://dhtmlkitchen.com/ape/,作者盖瑞特·斯密特(Garrett var contains = (function() {
var docEl = document.documentElement;
if (typeof docEl.compareDocumentPosition != 'undefined') {
return function(el, b) {
return (el.compareDocumentPosition(b) & 16) !== 0;
}
}
else if (typeof docEl.contains != 'undefined') {
return function(el, b) {
return el !== b && el.contains(b);
}
}
return function(el, b) {
if (el === b) return false;
while (el != b && (b = b.parentNode) != null);
return el === b;
}
})();
提到命名函数表达式,很显然,指的就是有名字(技术上称为标识符)的函数表达式。在最前面的例子中,var bar =
function foo(){};实际上就是一个以foo作为函数名字的函数表达式。对此,有一个细节特别重要,请大家一定要记住,即这个
名字只在新定义的函数的作用域中有效——规范要求标识符不能在外围的作用域中有效:
var f = function foo(){
return typeof foo; // foo只在内部作用域中有效
};
// foo在“外部”永远是不可见的
typeof foo; // "undefined"
f(); // "function"
那么,这些所谓的命名函数表达式到底有什么用呢?为什么还要给它们起个名字呢?
原因就是有名字的函数可以让调试过程更加方便。在调试应用程序时,如果调用栈中的项都有各自描述性的名字,那么调试过程
带给人的就是另一种完全不同的感受。
调试器中的函数名
在函数有相应标识符的情况下,调试器会将该标识符作为函数的名字显示在调用栈中。有的调试器(例如Firebug)甚至会为匿
名函数起个名字并显示出来,让它们与那些引用函数的变量具有相同的角色。可遗憾的是,这些调试器通常只使用简单的解析规
则,而依据简单的解析规则提取出来的“名字”有时候没有多大价值,甚至会得到错误结果。(Such extraction is usually quite
fragile and often produces false results. )
下面我们来看一个简单的例子:
function foo(){
return bar();
}
function bar(){
return baz();
}
function baz(){
debugger;
}
foo();
// 这里使用函数声明定义了3个函数
// 当调试器停止在debugger语句时,
// Firgbug的调用栈看起来非常清晰:
baz
bar
foo
expr_test.html()
这样,我们就知道foo调用了bar,而后者接着又调用了baz(而foo本身又在expr_test.html文档的全局作用域中被调用)。但真
正值得称道的,则是Firebug会在我们使用匿名表达式的情况下,替我们解析函数的“名字”:
function foo(){
return bar();
}
var bar = function(){
return baz();
}
function baz(){
debugger;
}
foo();
// 调用栈:
baz
bar()
foo
expr_test.html()
相反,不那么令人满意的情况是,当函数表达式复杂一些时(现实中差不多总是如此),调试器再如何尽力也不会起多大的作
用。结果,我们只能在调用栈中显示函数名字的位置上赫然看到一个问号:
function foo(){
return bar();
}
var bar = (function(){
if (window.addEventListener) {
return function(){
return baz();
}
}
else if (window.attachEvent) {
return function() {
return baz();
}
}
})();
function baz(){
debugger;
}
foo();
// 调用栈:
baz
(?)()
foo
expr_test.html()
此外,当把一个函数赋值给多个变量时,还会出现一个令人困惑的问题:
function foo(){
return baz();
}
var bar = function(){
debugger;
};
var baz = bar;
bar = function() {
alert('spoofed');
}
foo();
// 调用栈:
bar()
foo
expr_test.html()
可见,调用栈中显示的是foo调用了bar。但实际情况显然并非如此。之所以会造成这种困惑,完全是因为baz与另一个函数——
包含代码alert('spoofed');的函数——“交换了”引用所致。实事求是地说,这种解析方式在简单的情况下固然好,但对于不那么简
单的大多数情况而言就没有什么用处了。
归根结底,只有命名函数表达式才是产生可靠的栈调用信息的唯一途径。下面我们有意使用命名函数表达式来重写前面的
例子。请大家注意,从自执行包装块中返回的两个函数都被命名为了bar:
function foo(){
return bar();
}
var bar = (function(){
if (window.addEventListener) {
return function bar(){
return baz();
}
}
else if (window.attachEvent) {
return function bar() {
return baz();
}
}
})();
function baz(){
debugger;
}
foo();
// 这样,我们就又可以看到清晰的调用栈信息了!
baz
bar
foo
expr_test.html()
在我们为发现这根救命稻草而欢呼雀跃之前,请大家稍安勿躁,再听我聊一聊大家所衷爱的JScript。
JScript的bug
令人讨厌的是,JScript(也就是IE的ECMAScript实现)严重混淆了命名函数表达式。JScript搞得现如今很多人都站出来反对
命名函数表达式。而且,直到JScript的最近一版——IE8中使用的5.8版——仍然存在下列的所有怪异问题。
下面我们就来看看IE在它的这个“破”实现中到底都搞出了哪些花样。唉,只有知已知彼,才能百战不殆嘛。请注意,为了清晰起
见,我会通过一个个相对独立的小例子来说明这些问题,虽然这些问题很可能是一个主bug引起的一连串的后果。
例1:函数表达式的标识符渗透到外部(enclosing)作用域中
var f = function g(){};
typeof g; // "function"
还有人记得吗,我们说过:命名函数表达式的标识符在其外部作用域中是无效的? 好啦,JScript明目张胆地违反了这一规定
——上面例子中的标识符g被解析为函数对象。这是最让人头疼的一个问题了。这样,任何标识符都可能会在不经意间“污染”某个
外部作用域——甚至是全局作用域。而且,这种污染常常就是那些难以捕获的bug的来源。
例2:将命名函数表达式同时当作函数声明和函数表达式
typeof g; // "function"
var f = function g(){};
如前所述,在特定的执行环境中,函数声明会先于任何表达式被解析。上面这个例子展示了JScript实际上是把命名函数表达
式当作函数声明了;因为它在“实际的”声明之前就解析了g。
这个例子进而引出了下一个例子:
例3:命名函数表达式会创建两个截然不同的函数对象!
var f = function g(){};
f === g; // false
f.expando = 'foo';
g.expando; // undefined
问题至此就比较严重了。或者可以说修改其中一个对象对另一个丝毫没有影响——这简直就是胡闹!通过例子可以看出,出现两
个不同的对象会存在什么风险。假如你想利用缓存机制,在f的属性中保存某个信息,然后又想当然地认为可以通过引用相同对
象的g的同名属性取得该信息,那么你的麻烦可就大了。
再来看一个稍微复杂点的情况。
例4:只管顺序地解析函数声明而忽略条件语句块
var f = function g() {
return 1;
};
if (false) {
f = function g(){
return 2;
};
}
g(); // 2
要查找这个例子中的bug就要困难一些了。但导致bug的原因却非常简单。首先,g被当作函数声明解析,而由于JScript中的函
数声明不受条件代码块约束(与条件代码块无关),所以在“该死的”if分支中,g被当作另一个函数——function g(){ return 2
}——又被声明了一次。然后,所有“常规的”表达式被求值,而此时f被赋予了另一个新创建的对象的引用。由于在对表达式求值
的时候,永远不会进入“该死的”if分支,因此f就会继续引用第一个函数——function g(){ return 1 }。分析到这里,问题就很
清楚了:假如你不够细心,在f中调用了g(在执行递归操作的时候会这样做。——译者注),那么实际上将会调用一个毫不相干
的g函数对象(即返回2的那个函数对象。——译者注)。
聪明的读者可能会联想到:在将不同的函数对象与arguments.callee进行比较时,这个问题会有所表现吗?callee到底是引用f
还是引用g呢?下面我们就来看一看:
var f = function g(){
return [
arguments.callee == f,
arguments.callee == g
];
};
f(); // [true, false]
g(); // [false, true]
看到了吧,arguments.callee引用的始终是被调用的函数。实际上,这应该是件好事儿,原因你一会儿就知道了。
另一个“意外行为”的好玩的例子,当我们在不包含声明的赋值语句中使用命名函数表达式时可以看到。不过,此时函数的名
字必须与引用它的标识符相同才行:
(function(){
f = function f(){};
})();
众所周知(但愿如此。——译者注),不包含声明的赋值语句(注意,我们不建议使用,这里只是出于示范需要才用的)在这
里会创建一个全局属性f。而这也是标准实现的行为。可是,JScript的bug在这里又会出点乱子。由于JScript把命名函数表达式
当作函数声明来解析(参见前面的“例2”
(#example_2_named_function_expression_is_treated_as_both_function_declaration_and_function_expression)),因此在变
量声明阶段,f会被声明为局部变量。然后,在函数执行时,赋值语句已经不是未声明的了(因为f已经被声明为局部变量了。
——译者注),右手边的function f(){}就会被直接赋给刚刚创建的局部变量f。而全局作用域中的f根本不会存在。
看完这个例子后,相信大家就会明白,如果你对JScript的“怪异”行为缺乏了解,你的代码中出现“严重不符合预期”的行为就不难
理解了。
明白了JScript的缺陷以后,要采取哪些预防措施就非常清楚了。首先,要注意防范标识符泄漏(渗透)(不让标识符污染外部
作用域)。其次,应该永远不引用被用作函数名称的标识符;还记得前面例子中那个讨人厌的标识符g吗?——如果我们能够
当g不存在,可以避免多少不必要的麻烦哪。因此,关键就在于始终要通过f或者arguments.callee来引用函数。如果你使用了命
名函数表达式,那么应该只在调试的时候利用那个名字。最后,还要记住一点,一定要把NFE(Named Funciont
Expresssions,命名函数表达式)声明期间错误创建的函数清理干净。
嗯,对于上面最后一点,我觉得还要再啰嗦两句:
JScript的内存管理
熟悉上述JScript缺陷之后,再使用这些有毛病的结构,就会发现内存占用方面的潜在问题。下面看一个简单的例子:
var f = (function(){
if (true) {
return function g(){};
}
return function g(){};
})();
我们知道,这里匿名(函数)调用返回的函数——带有标识符g的函数——被赋值给了外部的f。我们也知道,命名函数表达式会
导致产生多余的函数对象,而该对象与返回的函数对象不是一回事。由于有一个多余的g函数被“截留”在了返回函数的闭包中,因
此内存问题就出现了。这是因为(if语句)内部(的)函数与讨厌的g是在同一个作用域中被声明的。在这种情况下 ,除非我们
显式地断开对(匿名调用返回的)g函数的引用,否则那个讨厌的家伙会一直占着内存不放。
var f = (function(){
var f, g;
if (true) {
f = function g(){};
}
else {
f = function g(){};
}
// 废掉g,这样它就不会再引用多余的函数了
g = null;
return f;
})();
请注意,这里也明确声明了变量g,因此赋值语句g = null就不会在符合标准的客户端(如非JScript实现)中创建全局变量g
了。通过废掉对g的引用,垃圾收集器就可以把g引用的那个隐式创建的函数对象清除了。
在解决JScript NFE内存泄漏问题的过程中,我运行了一系列简单的测试,以便确定废掉g能够释放内存。
测试
这里的测试很简单。就是通过命名函数表达式创建10000个函数,把它们保存在一个数组中。过一会儿,看看这些函数到底占用
了多少内存。然后,再废掉这些引用并重复这一过程。下面是我使用的一个测试用例:
function createFn(){
return (function(){
var f;
if (true) {
f = function F(){
return 'standard';
}
}
else if (false) {
f = function F(){
return 'alternative';
}
}
else {
f = function F(){
return 'fallback';
}
}
// var F = null;
return f;
})();
}
var arr = [ ];
for (var i=0; i<10000; i++) {
arr[i] = createFn();
}
通过运行在Windows XP SP2中的Process Explorer可以看到如下结果:
IE6:
without `null`: 7.6K -> 20.3K
with `null`: 7.6K -> 18K
IE7:
without `null`: 14K -> 29.7K
with `null`: 14K -> 27K
这个结果大致验证了我的想法——显式地清除多余的引用确实可以释放内存,但释放的内存空间相对不多。在创建10000个函数
对象的情况下,大约有3MB左右。对于大型应用程序,以及需要长时间运行或者在低内存设备(如手持设备)上运行的程序而
言,这是绝对需要考虑的。但对小型脚本而言,这点差别可能也算不了什么。
有读者可能认为本文到此差不多就该结尾了——实际上还差得远呢 :)。我还想再多谈一点,这些内容涉及的是Safari 2.x。
Safari中存在的bug
在Safari较早的版本——Safari 2.x系列中,也存在一些鲜为人知的与NFE有关的bug。我在Web上看到有人说Safari 2.x不支
持NFE (http://meyerweb.com/eric/thoughts/2005/07/11/safari-syntaxerror/) 。实际上不是那么回事。Safari确实支持NFE,只
不过它的实现中存在bug而已(很快你就会看到)。
在某些情况下,Safari 2.x遇到函数表达式时会出现不能完全解析程序的问题。而且,此时的Safari不会抛出任何错误(例如
SyntaxError),只会“默默地知难而退”:
(function f(){})(); // <== NFE
alert(1); // 由于前面的表达式破坏了整个程序,因此这一行永远不会执行
经过多次测试,我得出一个结论:Safari 2.x 不能解析非赋值表达式中的命名函数表达式。下面是一些赋值表达式的例子:
// 变量声明
var f = 1;
// 简单赋值
f = 2, g = 3;
// 返回语句
(function(){
return (f = 2);
})();
换句话说,把命名函数表达式放到一个赋值表达式中会让Safari“很高兴”:
(function f(){}); // 失败
var f = function f(){}; // 没问题
(function(){
return function f(){}; // 失败
})();
(function(){
return (f = function f(){}); // 没问题
})();
setTimeout(function f(){ }, 100); // 失败
Person.prototype = {
say: function say() { ... } // 失败
}
Person.prototype.say = function say(){ ... }; // 没问题
同时这也就意味着,在不使用赋值表达式的情况下,我们不能使用习以为常的模式返回命名函数表达式:
// 以下返回命名函数表达式的常见模式,对Safari 2.x来说是不兼容的:
(function(){
if (featureTest) {
return function f(){};
}
return function f(){};
})();
// 在Safari 2.x中,应该使用以下稍麻烦一点的方式:
(function(){
var f;
if (featureTest) {
f = function f(){};
}
else {
f = function f(){};
}
return f;
})();
// 或者,像下面这样也行:
(function(){
var f;
if (featureTest) {
return (f = function f(){});
}
return (f = function f(){});
})();
/*
可是,这样一来,就额外使用了一个对函数的引用,而该引用还被封闭在了返回函数的闭包中。
为了最大限度地降低额外的内存占用,可以考虑把所有命名函数表达式都赋值给一个变量。
*/
var __temp;
(function(){
if (featureTest) {
return (__temp = function f(){});
}
return (__temp = function f(){});
})();
...
(function(){
if (featureTest2) {
return (__temp = function g(){});
}
return (__temp = function g(){});
})();
/*
这样,后续的赋值语句通过“重用”前面的引用,达到了不过多占用内存的目的。
*/
如果兼容Safari 2.x非常重要,就应该保证源代码中不能出现任何“不兼容”的结构。虽然这样做不免会让人着急上火,可只要
抓住了问题的根源,还是绝对能够做到的。
对了,还有个小问题必须说明一下:在Safari 2.x中声明命名函数时,函数的字符串表示不会包含函数的标识符:
var f = function g(){};
// 看到了吗,函数的字符串表示中没有标识符g
String(f); // function () { }
这不算什么大问题。但正如我以前说过的,函数的反编译结果是无论如何也不能相信的 (http://thinkweb2.com/projects
/prototype/those-tricky-functions/)。
SpiderMonkey的怪癖
大家都知道,命名函数表达式的标识符只在函数的局部作用域中有效。但包含这个标识符的局部作用域又是什么样子的吗?其实
非常简单。在命名函数表达式被求值时,会创建一个特殊的对象,该对象的唯一目的就是保存一个属性,而这个属性的名字对
应着函数标识符,属性的值对应着那个函数。这个对象会被注入到当前作用域链的前端。然后,被“扩展”的作用域链又被用于初
始化函数。
在这里(想象一下本山大叔在小品《火炬手》中发表获奖感言的情景吧。——译者注),有一点十分有意思,那就是ECMA-262
定义这个(保存函数标识符的)“特殊”对象的方式。标准说“像调用new Obj ect()表达式那样”创建这个对象。如果从字面上来
理解这句话,那么这个对象就应该是全局Object的一个实例。然而,只有一个实现是按照标准字面上的要求这么做的,这个实现
就是SpiderMonkey。因此,在SpiderMonkey中,扩展Object.prototype有可能会干扰函数的局部作用域:
Object.prototype.x = 'outer';
(function(){
var x = 'inner';
/*
函数foo的作用域链中有一个特殊的对象——用于保存函数的标识符。这个特殊的对象实际上就是{ foo: <function object> 当通过作用域链解析x时,首先解析的是foo的局部环境。如果没有找到x,则继续搜索作用域链中的下一个对象。下一个对象
就是保存函数标识符的那个对象——{ foo: <function object> },由于该对象继承自Object.prototype,所以在此可以找而这个x的值也就是Object.prototype.x的值(outer)。结果,外部函数的作用域(包含x = 'inner'的作用域)就不会被*/
(function foo(){
alert(x); // 提示框中显示:outer
})();
})();
不过,更高版本的SpiderMonkey改变了上述行为,原因可能是认为那是一个安全漏洞。也就是说,“特殊”对象不再继承
Object.prototype了。不过,如果你使用Firefox 3或者更低版本,还可以“重温”这种行为。
另一个把内部对象实现为全局Object对象的是黑莓(Blackberry)浏览器。目前,它的活动对象(Activation Object)仍然继
承Object.prototype。可是,ECMA-262并没有说活动对象也要“像调用new Object()表达式那样”来创建(或者说像创建保存
NFE标识符的对象一样创建)。 人家规范只说了活动对象是规范中的一种机制。
好,那我们下面就来看看黑莓浏览器的行为吧:
Object.prototype.x = 'outer';
(function(){
var x = 'inner';
(function(){
/*
在沿着作用域链解析x的过程中,首先会搜索局部函数的活动对象。当然,在该对象中找不到x。
可是,由于活动对象继承自Object.prototype,因此搜索x的下一个目标就是Object.prototype;而
Object.prototype中又确实有x的定义。结果,x的值就被解析为——outer。跟前面的例子差不多,
包含x = 'inner'的外部函数的作用域(活动对象)就不会被解析了。
*/
alert(x); // 提示框中显示:outer
})();
})();
虽然这有点让人不可思议,但更令人匪夷所思的则是函数中的变量甚至会与已有的Object.prototype的成员发生冲突:
(function(){
var constructor = function(){ return 1; };
(function(){
constructor(); // 求值结果是{}(即相当于调用了Object.prototype.constructor()。——译者注)而不是1
constructor === Object.prototype.constructor; // true
toString === Object.prototype.toString; // true
// ……
})();
})();
解决方案
var fn = (function(){
// 声明要引用函数的变量
var f;
// 有条件地创建命名函数
// 并将其引用赋值给f
if (true) {
f = function F(){ }
}
else if (false) {
f = function F(){ }
}
else {
f = function F(){ }
}
// 声明一个与函数名(标识符)对应的变量,并赋值为null
// 这实际上是给相应标识符引用的函数对象作了一个标记,
// 以便垃圾回收器知道可以回收它了
var F = null;
// 返回根据条件定义的函数
return f;
})();
最后,我要给出一个应用上述“技术”的实例。这是一个跨浏览器的addEvent函数的代码:
// 1) 使用独立的作用域包含声明
var addEvent = (function(){
var docEl = document.documentElement;
// 2) 声明要引用函数的变量
var fn;
if (docEl.addEventListener) {
// 3) 有意给函数一个描述性的标识符
fn = function addEvent(element, eventName, callback) {
element.addEventListener(eventName, callback, false);
}
}
else if (docEl.attachEvent) {
fn = function addEvent(element, eventName, callback) {
element.attachEvent('on' + eventName, callback);
}
}
else {
fn = function addEvent(element, eventName, callback) {
element['on' + eventName] = callback;
}
}
// 4) 清除由JScript创建的addEvent函数
// 一定要保证在赋值前使用var关键字
// 除非函数顶部已经声明了addEvent
var addEvent = null;
// 5) 最后返回由fn引用的函数
return fn;
})();
替代方案
不要忘了,如果我们不想在调用栈中保留描述性的名字,实际上还有其他选择。换句话说,就是还存在不必使用命名函数表达式
的方案。首先,很多时候都可以通过声明而非表达式定义函数。这个方案只适合不需要创建多个函数的情形:
var hasClassName = (function(){
// 定义私有变量
var cache = { };
// 使用函数声明
function hasClassName(element, className) {
var _className = '(?:^|\\s+)' + className + '(?:\\s+|$)';
var re = cache[_className] || (cache[_className] = new RegExp(_className));
return re.test(element.className);
}
// 返回函数
return hasClassName;
})();
显然,当存在多个分支函数定义时,这个方案就不能胜任了。不过,我最早见过托比·兰吉(Tobiel Langel)
(http://tobielangel.com/)使用过一个很有味道的模式。他的这种模式是提前使用函数声明来定义所有函数,并分别为这些
函数指定不同的标识符:
var addEvent = (function(){
var docEl = document.documentElement;
function addEventListener(){
/* ... */
}
function attachEvent(){
/* ... */
}
function addEventAsProperty(){
/* ... */
}
if (typeof docEl.addEventListener != 'undefined') {
return addEventListener;
}
elseif (typeof docEl.attachEvent != 'undefined') {
return attachEvent;
}
return addEventAsProperty;
})();
虽然这个方案很优雅,但也不是没有缺点。第一,由于使用不同的标识符,导致丧失了命名的一致性。且不说这样好还是坏,最
起码它不够清晰。有人喜欢使用相同的名字,但也有人根本不在乎字眼上的差别。可毕竟,不同的名字会让人联想到所用的不同
实现。例如,在调试器中看到attachEvent,我们就知道addEvent是基于attachEvent的实现(即基于IE的事件模型。——译者
注)。当然,基于实现来命名的方式也不一定都行得通。假如我们要提供一个API,并按照这种方式把函数命名为inner。那么
API用户的很容易就会被相应实现的细节搞得晕头转向。(也许是因为inner这个名字太通用,不同实现中可能都会有,因此容易
让人分不清这个API到底基于哪个实现。——译者注)
要解决这个问题,当然就得想一套更合理的命名方案了。但关键是不要再额外制造麻烦。我现在能想起来的方案大概有如下几
个:
'addEvent', 'altAddEvent', 'fallbackAddEvent'
// 或者
'addEvent', 'addEvent2', 'addEvent3'
// 或者
'addEvent_addEventListener', 'addEvent_attachEvent', 'addEvent_asProperty'
另外,托比使用的模式还存在一个小问题,即增加内存占用。提前创建N个不同名字的函数,等于有N-1的函数是用不到的。具
体来讲,如果document.documentElement中包含attachEvent,那么addEventListener 和addEventAsProperty则根本就用不着
了。可是,他们都占着内存哪;而且,这些内存将永远都得不到释放,原因跟JScript臭哄哄的命名表达式相同——这两个函数
都被“截留”在返回的那个函数的闭包中了。
不过,增加内存占用这个问题确实没什么大不了的。如果某个库——例如Prototype.js——采用了这种模式,无非也就是多创建
一两百个函数而已。只要不是(在运行时)重复地创建这些函数,而是只(在加载时)创建一次,那么就没有什么好担心的。
WebKit的displayName
要提建议或者反馈错误吗?可以在这篇博文中留言 (http://thinkweb2.com/projects/prototype/named-function-expressionsdemystified/)
或者给我写封邮件 (mailto:kangax@gmail.com),随便,怎么都行。
这篇文章也 通过github实现了版本管理 (http://github.com/kangax/nfe/tree/master),访问这个链接可以看到本文的最新版
本。
发表时间:2009年6月17日 最近修改:2009年10月9日
WebKit团队在这个问题采取了有点儿另类的策略。囿于函数(包括匿名和命名函数)如此之差的表现力,WebKit引入了一个“特
殊的”displayName属性(本质上是一个字符串),如果开发人员为函数的这个属性赋值,则该属性的值将在调试器或性能分析器
中被显示在函数“名称”的位置上。弗朗西斯科·托依玛斯基(Francisco Tolmasky)详细地解释了这个策略的原理和实现
(http://www.alertdebugging.com/2009/04/29/building-a-better-javascript-profiler-with-webkit/)。
对未来的思考
将来的ECMAScript-262第5版(目前还是草案)会引入所谓的严格模式(strict mode)。开启严格模式的实现会禁用语言中
的那些不稳定、不可靠和不安全的特性。据说出于安全方面的考虑,arguments.callee属性将在严格模式下被“封杀”。因此,在
处于严格模式时,访问arguments.callee会导致TypeError(参见ECMA-262第5版的10.6节)。而我之所以在此提到严格模
式,是因为如果在基于第5版标准的实现中无法使用arguments.callee来执行递归操作,那么使用命名函数表达式的可能性就会
大大增加。从这个意义上来说,理解命名函数表达式的语义及其bug也就显得更加重要了。
// 此前,你可能会使用arguments.callee
(function(x) {
if (x <= 1) return 1;
return x * arguments.callee(x - 1);
})(10);
// 但在严格模式下,有可能就要使用命名函数表达式
(function factorial(x) {
if (x <= 1) return 1;
return x * factorial(x - 1);
})(10);
// 要么就退一步,使用没有那么灵活的函数声明
function factorial(x) {
if (x <= 1) return 1;
return x * factorial(x - 1);
}
factorial(10);
致谢
理查德· 康福德(Richard Cornford),是他率先解释了JScript中命名函数表达式所存在的bug
(http://groups.google.com/group/comp.lang.javascript/msg/5b508b03b004bce8)。理查德解释了我在这篇文章中提及的大多数
bug,所以我强烈建议大家去看看他的解释。我还要感谢Yann-Erwan Perio(这是中国人吗?——译者注)和道格拉斯·克
劳克佛德(Douglas Crockford),他们早在2003年就在comp.lang.j av ascript论坛中提及并讨论NFE问题了
(http://groups.google.com/group/comp.lang.javascript/msg/03d53d114d176323)。
约翰-戴维·道尔顿(John-David Dalton)对“最终解决方案”提出了很好的建议。
托比·兰吉的点子被我用在了“替代方案”中。
盖瑞特·史密斯(Garrett Smith)和德米特里·苏斯尼科(Dmitry Soshnikov)对本文的多方面作出了补充和修正。