JavaScript作用域链scope chain

转自：http://ued.sohu.com/article/204
关于js的作用域链，早有耳闻，也曾看过几篇介绍性的博文，但一直都理解的模棱两可。近日又精心翻看了一下《悟透Javascript》这本书，觉得写得太深刻，在“代码的时空”一节里有一段介绍作用域链的地方寥寥数语，回味无穷（其实还是理解的模棱两可^_^）。现在整理下自己的读书笔记，顺便借鉴网上资源，写下来。
一、从一个简单的问题说起
下面的js代码在页面中运行显示什么结果：
JavaScript代码

   1. var arg = 1;  
   2. function fucTest(arg) {  
   3.     alert(arg);  
   4.     var arg = 2;  
   5.     //alert(arg);  
   6. }  
   7. fucTest(10); 

您的答案是什么？没错，就是弹出10。我的理解是这样的，funTest函数有一个形参arg，funTest函数传入实参10，alert方法把 10弹出就是了，囧。
好，问题又来了：
JavaScript代码

   1. var arg = 1;  
   2. function funcTest() {  
   3.     alert(arg);  
   4.     var arg = 2;  
   5. }  
   6. arg = 10;  
   7. funcTest(); 

答案是什么？如果是5年前的我，肯定不会再往下想了，还是10！这么简单的问题还用想什么呀？我的理解是这样的：funTest函数是一个无参数的函数，函数内部通过alert方法，调用外部（全局）的变量arg,在函数执行前，arg赋值为10，弹出arg值后改变arg值为2，所以弹出值为 10。
真的是10吗？是还是不是？
测试的结果：弹出“undefined”,瀑布汗.
二、理解作用域链，从javascript运行机制说起
1、js的运行顺序
如果一个文档流中包含多个script代码段（用script标签分隔的js代码或引入的js文件），它们的运行顺序是：
步骤1. 读入第一个代码段（js执行引擎并非一行一行地执行程序，而是一段一段地分析执行的）
步骤2. 做语法分析，有错则报语法错误（比如括号不匹配等），并跳转到步骤5
步骤3. 对var变量和function定义做“预解析”（永远不会报错的，因为只解析正确的声明）
步骤4. 执行代码段，有错则报错（比如变量未定义）
步骤5. 如果还有下一个代码段，则读入下一个代码段，重复步骤2
步骤6. 结束
上面的分析已经足够清楚，步骤二、三和步骤四里的红色字体可能是我们新手理解上的一个盲点，尤其是步骤三的“预解析”，如果不清楚什么叫预解析，总觉得不踏实。而步骤四的“有错则报错”也是经常碰到的。举例来说：
JavaScript代码

   1. function funcTest() {  
   2.     alert(arg);  
   3.     var arg = 2;  
   4. }  
   5. funcTest(); 

上面这段代码执行时，弹出“undefined”，也就是说arg没有定义，js的变量不是不用定义也可以吗？
2、语法分析和“预解析”
（1）、从解释型语言的编译过程说起
众所周知，javascript是解释型语言，它不同于c#和java等编译型语言。对于传统编译型语言来说，编译步骤分为：词法分析、语法分析、语义检查、代码优化和字节生成；但对于解释型语言来说，通过词法分析和语法分析得到语法树后，就可以开始解释执行了。
a、词法分析
简单地说，词法分析是将字符流(char stream)转换为记号流(token stream)。
但是这个转换过程并不是可以用一句话就可以概括的那么简单，我们可以试着用伪代码理解一段简单的程序：

代码var result=x-y;的转换大致可以表示如下：

NAME "result"
EQUALS
NAME "x"
MINUS
NAME "y"
SEMICOLON

b、语法分析
简单地说，语法分析就是为了构造合法的语法分析树，而语法分析树可以直观地表示出推导的过程。
那么什么是语法分析树？简单地说，就是程序推导过程的描述。但是到底什么是语法树，请参考专业文章，本篇略过。
c、其他
通过语法分析，构造出语法分析树后，接下来还可能需要进一步的语义检查。对于传统强类型语言来说，语义检查的主要部分是类型检查，比如函数的实参和形参类型是否匹配等等。
结论：通过上面的分析可以看出，对于javascript引擎来说，肯定有词法分析和语法分析，之后可能还有语义检查、代码优化等步骤，等这些编译步骤完成之后（任何语言都有编译过程，只是解释型语言没有编译成二进制代码），才会开始执行代码。
（2）、执行过程
a、javascript的作用域机制
通过编译，javascript代码已经翻译成了语法树，然后会立刻按照语法树执行。
进一步的执行过程，需要理解javascript的作用域机制：词法作用域（lexcical scope）。通俗地讲，就是javascript变量的作用域是在定义时决定而不是执行时决定，也就是说词法作用域取决于源码，编译器通过静态分析就能确定，因此词法作用域也叫做静态作用域（static scope）。但需要注意，with和eval的语义无法仅通过静态技术实现，所以只能说javascript的作用域机制非常接近词法作用域（lexical scope）.
javascript引擎在执行每个函数实例时，都会创建一个执行环境（execution context）。执行环境中包含一个调用对象（call object）, 调用对象是一个scriptObject结构（scriptObject是与函数相关的一套静态系统，与函数实例的生命周期保持一致），用来保存内部变量表varDecls、内嵌函数表funDecls、父级引用列表upvalue等语法分析结构（注意varDecls和 funDecls等信息是在语法分析阶段就已经得到，并保存在语法树中。函数实例执行时，会将这些信息从语法树复制到scriptObject上）。
b、javascript作用域机制的实现方法
词法作用域（lexical scope）是javascript的作用域机制，还需要理解它的实现方法，就是作用域链（scope chain）。作用域链是一个name lookup机制，首先在当前执行环境的scriptObject中寻找，没找到，则顺着upvalue到父scriptObject中寻找，一直 lookup到全局调用对象（global object）。
现在回过头来分析第二个问题：
JavaScript代码

   1. var arg = 1;  
   2. function funcTest() {  
   3.     alert(arg);  
   4.     var arg = 2;  
   5. }  
   6. arg = 10;  
   7. funcTest(); 

在执行funcTest函数时，也即进入了funcTest对应的作用域，js引擎在执行时，当遇到对变量名或者函数名的使用时，会首先在当前作用域（也即funcTest对应的作用域）查找变量或者函数（显然，arg变量在funcTest对应的作用域里被定义为var arg=2 所以alert方法的参数采用的是当前作用域的arg，但是因为arg被定义在alert方法后，所以arg变量默认值为undefined）。当然，如果没有找到就到上层作用域查找，依此类推（作用域范围可以持续到javascript运行环境的根：window对象）。
最后，让你看的更清楚，上面的代码其实可以等价于：


JavaScript代码

   1. var arg = 1;  
   2. function funcTest() {  
   3.     var arg; //默认值undefined  
   4.     alert(arg);  
   5.     arg = 2;  
   6. }  
   7. arg = 10;  
   8. funcTest();  


c、闭包（closure）
当一个函数实例执行时，会创建或关联到一个闭包。 （关于闭包，打算另写一篇学习笔记）
scriptObject用来静态保存与函数相关的变量表，闭包则在执行期动态保存这些变量表及其运行值；
闭包的生命周期有可能比函数实例长。函数实例在活动引用为空后会自动销毁；
闭包则要等要数据引用为空后，由javascript引擎回收（有些情况下不会自动回收，就导致了内存泄漏）。
ps：关于“执行过程”这一段比较拗口，名词很多，不过别被它们吓住，一旦理解了执行环境（execution context）、调用对象（call object）、词法作用域（lexical scope）、作用域链（scope chain）、闭包（closure）等这些概念，javascript的很多现象都能迎刃而解。

JavaScript 中的作用域链Scope Chain

<script type="text/javascript">

/*
   作用域链(Scope Chain)
   JavaScript中的一种重要机制，JS中所有的标识符（Identifier）都是通过Scope Chain来查找值的。
*/

var i = "w i";

/*
   词法作用域(Lexical Scoping)
   JavaScript中的函数运行在它们被定义的作用域里,而不是它们被执行的作用域里.

   这个作用域我们称之为[[scope]]
   非内嵌函数的[[scope]]都是宿主对象，不同的宿主会有不同的内容
*/
var a =function(){
    alert(i);
}

var b = function(){
    var i = "b i";
    a();
}

var c = function(){
    a();
}

a();
/*
   函数在运行的时候，会先创建一个call Object，
   将函数的形参、变量和函数声明的结果都添加到call Object作为属性；
   把call Object添加到该函数的作用域链的最前面；
   然后，再将函数定义时的[[scope]]添加到它的作用域链中；

   函数体内的标识符查找
   先从Scope Chain中第一个对象找，存在则返回，否则
   继续查找下一个对象，存在则返回，否则（重复此步骤）
   最后找不到则返回undefined
*/


b();
c();

/*
   JavaScript中的scope Chain的机制使得闭包得以实现
*/
var d = function(){
    var i = "d i";
    var e = function(){
        alert(i);
    }
    return e;
}

var f = d();
f();
/*
   f是function e的引用
   call Object部分：没有形参、变量声明和内部函数；
   [[scope]]部分：e定义在函数d体内，e的[[scope]]中可以访问到d,i,e，然后d也会有一个[[scope]]，又可以接着往上访问，这样，便形成一条链
*/

</script>
具名函数表达式与匿名函数表达式和函数申明的区别

<script type="text/javascript">

/*
   具名函数表达式与匿名函数表达式和函数申明的区别
   winter:
   正常的函数定义时是直接把[[scope]]设为定义时的scope chain
   但是具名函数表达式是先给scope chain加入一个new Object
   之后再将[[scope]]设为新的scope chain
   设完后再将[[scope]]还原到正常函数定义时的[[scope]]
   等于是在正常函数定义时的[[scope]]添加了一个new Object到最前面

   在不同浏览器中对具名函数表达式的处理方式都太一样，都没太按ECMAScript中的规定去实现
   ECMAScript中关于具名函数表达式实现的规定大致如下：
   1、创建一个new Object
   2、将这个new Object插入到scope chain
   3、创建一个new Function，将scope chain设为[[scope]]
   4、为new Object添加一个属性，function name:function body（readOnly、don't Delete）
   5、移除new Object
   6、返回Function
*/

var test="wrong"

Object.prototype.test="right";

var f = function(){
    alert(test);
}
f();
/*
   正常函数申明运行时的作用域链
   call Object
   [[scope]]
*/


var f1 = function f0(){
    alert(test);
}
f1();
/*
   具名函数表达式运行时的作用域链
   call Object
   new Object
   [[scope]]
*/

</script>