• ES6之箭头函数


    语法

    我们先来看看箭头函数的语法

    ([param] [, param]) => {
       statements
    }
    
    param => expression
    

    param 是参数,根据参数个数不同,分这几种情况: 
    () => { … } // 零个参数用 () 表示; 
    x => { … } // 一个参数可以省略 (); 
    (x, y) => { … } // 多参数不能省略 ();


    示例

    我们再来看看一些示例,看看在ES5中的函数怎么通过ES6中的箭头函数来替代吧:

    // ES5
    var selected = allJobs.filter(function (job) {
      return job.isSelected();
    });
    
    // ES6
    var selected = allJobs.filter(job => job.isSelected());
    

    当然,也可以定义多个参数

    // ES5
    var total = values.reduce(function (a, b) {
      return a + b;
    }, 0);
    
    // ES6
    var total = values.reduce((a, b) => a + b, 0);
    

    当然=>后面也不一定非得接return 之后的语句,看下面:

    // ES5
    $("#confetti-btn").click(function (event) {
      playTrumpet();
      fireConfettiCannon();
    });
    // ES6
    $("#confetti-btn").click(event => {
      playTrumpet();
      fireConfettiCannon();
    });
    

    但是需要注意的是,多行语句需要用{}括起来单行表达式不需要{},并且会作为函数返回值

    x => { return x * x }; // 函数返回 x * x
    x => x * x; // 同上一行
    x => return x * x; // SyntaxError 报错,不能省略 {}
    x => { x * x }; // 合法,没有定义返回值,返回 undefined
    

    和普通函数一样,箭头函数也可以使用剩余参数和默认参数。

    var func1 = (x = 1, y = 2) => x + y;
    func1(); // 得到 3
    
    var func2 = (x, ...args) => { console.log(args) };
    func2(1,2,3); // 输出 [2, 3]
    
    •  

    特性

    介绍完了箭头表达式的语法和示例,我们就需要思考一下了。如果箭头表达式仅仅就是简化了函数的命名,我们为什么要改变原来的习惯而去使用它呢?所以我们需要了解一下箭头函数的特性

    箭头函数内部没有constructor方法,也没有prototype,所以不支持new操作。但是它对this的处理与一般的普通函数不一样。箭头函数的 this 始终指向函数定义时的 this,而非执行时。我们通过一个例子来理解:

    var o = {
        x : 1,
        func : function() { console.log(this.x) },
        test : function() {
            setTimeout(function() {
                this.func();
            }, 100);
        }
    };
    
    o.test(); // TypeError : this.func is not a function
    

    上面的代码会出现错误,因为this的指向从o变为了全局(函数调用中的this都是指向全局的)。如果大家对javascript中的this不是很熟悉的话,可以看看我写过的一篇文章,深入理解javascript之this。好了,回归正题,我们需要修改上面的代码如下:

    var o = {
        x : 1,
        func : function() { console.log(this.x) },
        test : function() {
            var _this = this;
            setTimeout(function() {
                _this.func(); 
            }, 100);
        }
    };
    
    o.test();
    

    通过使用外部事先保存的this就行了。这里就可以利用到箭头函数了,我们刚才说过,箭头函数的 this 始终指向函数定义时的 this,而非执行时。所以我们将上面的代码修改如下:

    var o = {
        x : 1,
        func : function() { console.log(this.x) },
        test : function() {
            setTimeout(() => { this.func() }, 100);
        }
    };
    
    o.test();
    

    这回this就指向o了。

    我们还需要注意一点的就是这个this是不会改变指向对象的,我们知道call和apply可以改变this的指向,但是在箭头函数中是无效的。

    var x = 1,
        o = {
            x : 10,
            test : () => this.x
        };
    
    o.test(); // 1
    o.test.call(o); // 依然是1

    箭头函数

    基本用法

    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]]

    使用注意点

    • 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
    • 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。
    • 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。
    • 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foo的this,所以t1、t2、t3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。

    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)

    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)));

    数组的apply方法

    由于扩展运算符可以展开数组,所以不再需要apply方法,将数组转为函数的参数了。

    // ES5的写法
    function f(x, y, z) {
      // ...
    }
    var args = [0, 1, 2];
    f.apply(null, args);
    
    // ES6的写法
    function f(x, y, z) {
      // ...
    }
    var args = [0, 1, 2];
    f(...args);

    下面是扩展运算符取代apply方法的一个实际的例子,应用Math.max方法,简化求出一个数组最大元素的写法。

    // ES5的写法
    Math.max.apply(null, [14, 3, 77])
    
    // ES6的写法
    Math.max(...[14, 3, 77])
    
    // 等同于
    Math.max(14, 3, 77);

    上面代码表示,由于JavaScript不提供求数组最大元素的函数,所以只能套用Math.max函数,将数组转为一个参数序列,然后求最大值。有了扩展运算符以后,就可以直接用Math.max了。

    另一个例子是通过push函数,将一个数组添加到另一个数组的尾部。

    // ES5的写法
    var arr1 = [0, 1, 2];
    var arr2 = [3, 4, 5];
    Array.prototype.push.apply(arr1, arr2);
    
    // ES6的写法
    var arr1 = [0, 1, 2];
    var arr2 = [3, 4, 5];
    arr1.push(...arr2);

    上面代码的ES5写法中,push方法的参数不能是数组,所以只好通过apply方法变通使用push方法。有了扩展运算符,就可以直接将数组传入push方法。

    下面是另外一个例子。

    // ES5
    new (Date.bind.apply(Date, [null, 2015, 1, 1]))
    // ES6
    new Date(...[2015, 1, 1]);

    扩展运算符的应用

    (1)合并数组

    // ES5
    [1, 2].concat(more)
    // ES6
    [1, 2, ...more]
    
    var arr1 = ['a', 'b'];
    var arr2 = ['c'];
    var arr3 = ['d', 'e'];
    
    // ES5的合并数组
    arr1.concat(arr2, arr3);
    // [ 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' ]
    
    // ES6的合并数组
    [...arr1, ...arr2, ...arr3]
    // [ 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' ]

    (2)与解构赋值结合来生成数组

    // ES5
    a = list[0], rest = list.slice(1)
    // ES6
    [a, ...rest] = list

    如果将扩展运算符用于数组赋值,只能放在参数的最后一位,否则会报错。

    const [...butLast, last] = [1, 2, 3, 4, 5];
    // 报错
    
    const [first, ...middle, last] = [1, 2, 3, 4, 5];
    // 报错

    从 ES5 开始,函数内部可以设定为严格模式。

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

    4.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。

    // 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
      }
    };

    5.箭头函数

    5.1 基本用法

    箭头函数是ES6中被应用的最广泛的语法之一了,关键在于其形式简单:

    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;
    };

    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);

    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 注意点

    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

    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]

    6.尾调用优化

    6.1 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);
    }

    上面代码中,函数f的最后一步是调用函数g,这就叫尾调用。

    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);
    }

    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。情况三等同于下面的代码。

    function f(x){
      g(x);
      return undefined;
    }

    尾调用不一定出现在函数尾部,只要是最后一步操作即可。

    function f(x) {
      if (x > 0) {
        return m(x)
      }
      return n(x);
    }

    上面代码中,函数mn都属于尾调用,因为它们都是函数f的最后一步操作。

    6.2 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mn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

    6.3 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。

    function factorial(n) {
      if (n === 1) return 1;
      return n * factorial(n - 1);
    }
    
    factorial(5) // 120

    上面代码是一个阶乘函数,计算n的阶乘,最多需要保存n个调用记录,复杂度 O(n) 。

    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。

    6.4 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51

    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。

    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

    上面代码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。

    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。

    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

    上面代码通过柯里化,将尾递归函数tailFactorial变为只接受一个参数的factorial

    第二种方法就简单多了,就是采用 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

    上面代码中,参数total有默认值1,所以调用时不用提供这个值。

    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。

    正因为当初对未来做了太多的憧憬,所以对现在的自己尤其失望。生命中曾经有过的所有灿烂,终究都需要用寂寞来偿还。
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