# 函数的扩展

# 函数参数的默认值

# 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
    
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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';
    }
    
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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 log(x, y = 'World') {
      console.log(x, y);
    }
    
    log('Hello') // Hello World
    log('Hello', 'China') // Hello China
    log('Hello', '') // Hello
    
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可以看到,ES6 的写法比 ES5 简洁许多,而且非常自然。下面是另一个例子。


    function Point(x = 0, y = 0) {
      this.x = x;
      this.y = y;
    }
    
    const p = new Point();
    p // { x: 0, y: 0 }
    
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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
    }
    
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上面代码中,参数变量x是默认声明的,在函数体中,不能用letconst再次声明,否则会报错。

使用参数默认值时,函数不能有同名参数。


    // 不报错
    function foo(x, x, y) {
      // ...
    }
    
    // 报错
    function foo(x, x, y = 1) {
      // ...
    }
    // SyntaxError: Duplicate parameter name not allowed in this context
    
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另外,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
    
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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。

# 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
    
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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xy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
    
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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
    
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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, { body = '', method = 'GET', headers = {} } = {}) {
      console.log(method);
    }
    
    fetch('http://example.com')
    // "GET"
    
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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

作为练习,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];
    }
    
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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。


    // 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]
    
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# 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]
    
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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
    
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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。

# 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
    
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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
    
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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
    
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# 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
    
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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
    
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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
    
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下面这样写,也会报错。


    var x = 1;
    
    function foo(x = x) {
      // ...
    }
    
    foo() // ReferenceError: x is not defined
    
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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
    
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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
    
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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
    
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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
    
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# 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
    
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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) { ··· }
    
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# 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。


    function add(...values) {
      let sum = 0;
    
      for (var val of values) {
        sum += val;
      }
    
      return sum;
    }
    
    add(2, 5, 3) // 10
    
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上面代码的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。

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();
    
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上面代码的两种写法,比较后可以发现,rest 参数的写法更自然也更简洁。

arguments对象不是数组,而是一个类似数组的对象。所以为了使用数组的方法,必须使用Array.prototype.slice.call先将其转为数组。rest 参数就不存在这个问题,它就是一个真正的数组,数组特有的方法都可以使用。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)
    
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注意,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。


    // 报错
    function f(a, ...b, c) {
      // ...
    }
    
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函数的length属性,不包括 rest 参数。


    (function(a) {}).length  // 1
    (function(...a) {}).length  // 0
    (function(a, ...b) {}).length  // 1
    
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# 严格模式

从 ES5 开始,函数内部可以设定为严格模式。


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

函数的name属性,返回该函数的函数名。


    function foo() {}
    foo.name // "foo"
    
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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。

需要注意的是,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,ES5 的name属性,会返回空字符串,而 ES6 的name属性会返回实际的函数名。


    var f = function () {};
    
    // ES5
    f.name // ""
    
    // ES6
    f.name // "f"
    
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上面代码中,变量f等于一个匿名函数,ES5 和 ES6 的name属性返回的值不一样。

如果将一个具名函数赋值给一个变量,则 ES5 和 ES6 的name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"
    
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Function构造函数返回的函数实例,name属性的值为anonymous


    (new Function).name // "anonymous"
    
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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 "
    
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# 箭头函数

# 基本用法

ES6 允许使用“箭头”(=>)定义函数。


    var f = v => v;
    
    // 等同于
    var f = function (v) {
      return v;
    };
    
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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;
    };
    
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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; }
    
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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,否则会报错。


    // 报错
    let getTempItem = id => { id: id, name: "Temp" };
    
    // 不报错
    let getTempItem = id => ({ id: id, name: "Temp" });
    
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下面是一种特殊情况,虽然可以运行,但会得到错误的结果。


    let foo = () => { a: 1 };
    foo() // undefined
    
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上面代码中,原始意图是返回一个对象{ a: 1 },但是由于引擎认为大括号是代码块,所以执行了一行语句a: 1。这时,a可以被解释为语句的标签,因此实际执行的语句是1;,然后函数就结束了,没有返回值。

如果箭头函数只有一行语句,且不需要返回值,可以采用下面的写法,就不用写大括号了。


    let fn = () => void doesNotReturn();
    
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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;
    }
    
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箭头函数使得表达更加简洁。


    const isEven = n => n % 2 === 0;
    const square = n => n * n;
    
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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);
    
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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);
    
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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]]
    
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# 使用注意点

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
    
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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
    
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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);
      }
    };
    
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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);
    }
    
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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
    
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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:argumentssupernew.target


    function foo() {
      setTimeout(() => {
        console.log('args:', arguments);
      }, 100);
    }
    
    foo(2, 4, 6, 8)
    // args: [2, 4, 6, 8]
    
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上面代码中,箭头函数内部的变量arguments,其实是函数fooarguments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']
    
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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。

# 不适用场合

由于箭头函数使得this从“动态”变成“静态”,下面两个场合不应该使用箭头函数。

第一个场合是定义对象的方法,且该方法内部包括this


    const cat = {
      lives: 9,
      jumps: () => {
        this.lives--;
      }
    }
    
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上面代码中,cat.jumps()方法是一个箭头函数,这是错误的。调用cat.jumps()时,如果是普通函数,该方法内部的this指向cat;如果写成上面那样的箭头函数,使得this指向全局对象,因此不会得到预期结果。这是因为对象不构成单独的作用域,导致jumps箭头函数定义时的作用域就是全局作用域。

第二个场合是需要动态this的时候,也不应使用箭头函数。


    var button = document.getElementById('press');
    button.addEventListener('click', () => {
      this.classList.toggle('on');
    });
    
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上面代码运行时,点击按钮会报错,因为button的监听函数是一个箭头函数,导致里面的this就是全局对象。如果改成普通函数,this就会动态指向被点击的按钮对象。

另外,如果函数体很复杂,有许多行,或者函数内部有大量的读写操作,不单纯是为了计算值,这时也不应该使用箭头函数,而是要使用普通函数,这样可以提高代码可读性。

# 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]
    
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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]
    
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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)
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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))
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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)));
    
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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。

# 尾调用优化

# 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);
    }
    
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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);
    }
    
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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;
    }
    
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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);
    }
    
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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。

# 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);
    
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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);
    }
    
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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

注意,目前只有 Safari 浏览器支持尾调用优化,Chrome 和 Firefox 都不支持。

# 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
    
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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
    
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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) // 超时
    Fibonacci(500) // 超时
    
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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
    
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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 亦是如此,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(或者层层递归造成的超时),相对节省内存。

# 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
    
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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
    
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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
    
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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。

# 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();
    
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# 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(…)
    
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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;
    }
    
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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。


    function sum(x, y) {
      if (y > 0) {
        return sum.bind(null, x + 1, y - 1);
      } else {
        return x;
      }
    }
    
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上面代码中,sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。

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
    
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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
    
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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。

# 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'
    );
    
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上面代码中,如果在param2bar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',
    );
    
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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。

# Function.prototype.toString()

ES2019 对函数实例的toString()方法做出了修改。

toString()方法返回函数代码本身,以前会省略注释和空格。


    function /* foo comment */ foo () {}
    
    foo.toString()
    // function foo() {}
    
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上面代码中,函数foo的原始代码包含注释,函数名foo和圆括号之间有空格,但是toString()方法都把它们省略了。

修改后的toString()方法,明确要求返回一模一样的原始代码。


    function /* foo comment */ foo () {}
    
    foo.toString()
    // "function /* foo comment */ foo () {}"
    
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# catch 命令的参数省略

JavaScript 语言的try...catch结构,以前明确要求catch命令后面必须跟参数,接受try代码块抛出的错误对象。


    try {
      // ...
    } catch (err) {
      // 处理错误
    }
    
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上面代码中,catch命令后面带有参数err

很多时候,catch代码块可能用不到这个参数。但是,为了保证语法正确,还是必须写。ES2019 做出了改变,允许catch语句省略参数。


    try {
      // ...
    } catch {
      // ...
    }
    
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