介紹 數(shù)據(jù)聲明 不同執(zhí)行上下文中的變量對象 全局上下文中的變量對象 函數(shù)上下午中的變量對象 分階段處理上下文代碼 進入執(zhí)行上下文 執(zhí)行代碼 關(guān)于變量 特殊實現(xiàn): __parent__ 屬性 結(jié)論 其他參考

介紹

我們在創(chuàng)建應(yīng)用程序的時候，總免不了要聲明變量和函數(shù)。那么，當(dāng)我們需要使用這些東西的時候，解釋器(interpreter)是怎么樣、從哪里找到我們的數(shù)據(jù)(函數(shù)，變量)的，這個過程究竟發(fā)生了什么呢？

大部分ECMAScript程序員應(yīng)該都知道變量與 執(zhí)行上下文 密切相關(guān)：

var a = 10; // variable of the global context
 
(function () {
  var b = 20; // local variable of the function context
})();
 
alert(a); // 10
alert(b); // "b" is not defined

同樣，很多程序員也知道，基于當(dāng)前版本的規(guī)范，獨立作用域只能通過“函數(shù)(function)”代碼類型的執(zhí)行上下文創(chuàng)建。那么，想對于C/C++舉例來說，ECMAScript里， for 循環(huán)并不能創(chuàng)建一個局部的上下文。(譯者注：就是局部作用域)：

for (var k in {a: 1, b: 2}) {
  alert(k);
}
 
alert(k); // variable "k" still in scope even the loop is finished

下面我們具體來看一看，當(dāng)我們聲明數(shù)據(jù)時候的內(nèi)部細節(jié)。

數(shù)據(jù)聲明

如果變量與執(zhí)行上下文相關(guān)，那么它自己應(yīng)該知道它的數(shù)據(jù)存儲在哪里和如何訪問。這種機制被稱作 變量對象(variable object).

簡單舉例如下，一個變量對象完全有可能用正常的ECMAScript對象的形式來表現(xiàn)：

VO = {};

正如我們之前所說, VO就是執(zhí)行上下文的屬性(property)：

activeExecutionContext = {
  VO: {
    // context data (var, FD, function arguments)
  }
};

只有全局上下文的變量對象允許通過VO的屬性名稱間接訪問(因為在全局上下文里，全局對象自身就是變量對象，稍后會詳細介紹)。在其它上下文中是不可能直接訪問到VO的，因為變量對象完全是實現(xiàn)機制內(nèi)部的事情。

當(dāng)我們聲明一個變量或一個函數(shù)的時候，同時還用變量的名稱和值，在VO里創(chuàng)建了一個新的屬性。

例如：

var a = 10;

function test(x) {
  var b = 20;
};

test(30);

對應(yīng)的變量對象是：

// Variable object of the global context
VO(globalContext) = {
  a: 10,
  test: 
};

// Variable object of the "test" function context
VO(test functionContext) = {
  x: 30,
  b: 20
};

在具體實現(xiàn)層面(和在規(guī)范中)變量對象只是一個抽象的事物。(譯者注：這句話翻譯的總感覺不太順溜，歡迎您提供更好的譯文。)從本質(zhì)上說，在不同的具體執(zhí)行上下文中，VO的名稱和初始結(jié)構(gòu)都不同。

不同執(zhí)行上下文中的變量對象

對于所有類型的執(zhí)行上下文來說，變量對象的一些操作(如變量初始化)和行為都是共通的。從這個角度來看，把變量對象作為抽象的基本事物來理解更容易。而在函數(shù)上下文里同樣可以通過變量對象定義一些相關(guān)的額外細節(jié)。

下面，我們詳細展開探討；

全局上下文中的變量對象

這里有必要先給全局對象(Global object)一個明確的定義：

全局對象(Global object) 是在進入任何執(zhí)行上下文之前就已經(jīng)創(chuàng)建的對象；這個對象只存在一份，它的屬性在程序中任何地方都可以訪問，全局對象的生命周期終止于程序退出那一刻。

初始創(chuàng)建階段，全局對象通過Math,String,Date,parseInt等屬性初始化，同樣也可以附加其它對象作為屬性，其中包括可以引用全局對象自身的對象。例如，在DOM中，全局對象的window屬性就是引用全局對象自身的屬性(當(dāng)然，并不是所有的具體實現(xiàn)都是這樣)：

global = {
  Math: <...>,
  String: <...>
  ...
  ...
  window: global
};

因為全局對象是不能通過名稱直接訪問的，所以當(dāng)訪問全局對象的屬性時，通常忽略前綴。盡管如此，通過全局上下文的this還是有可能直接訪問到全局對象的，同樣也可以通過引用自身的屬性來訪問，例如，DOM中的window。綜上所述，代碼可以簡寫為:

String(10); // means global.String(10);

// with prefixes
window.a = 10; // === global.window.a = 10 === global.a = 10;
this.b = 20; // global.b = 20;

因此，全局上下文中的變量對象就是全局對象自身(global object itself):

VO(globalContext) === global;

準(zhǔn)確理解“全局上下文中的變量對象就是全局對象自身”是非常必要的，基于這個事實，在全局上下文中聲明一個變量時，我們才能夠通過全局對象的屬性間接訪問到這個變量(例如，當(dāng)事先未知變量名時)：

var a = new String('test');

alert(a); // directly, is found in VO(globalContext): "test"

alert(window['a']); // indirectly via global === VO(globalContext): "test"
alert(a === this.a); // true

var aKey = 'a';
alert(window[aKey]); // indirectly, with dynamic property name: "test"
 

函數(shù)上下文中的變量對象

在函數(shù)執(zhí)行上下文中，VO是不能直接訪問的，此時由激活對象(activation object,縮寫為AO)扮演VO的角色。

VO(functionContext) === AO;

激活對象 是在進入函數(shù)上下文時刻被創(chuàng)建的，它通過函數(shù)的arguments屬性初始化。grguments屬性的值是Arguments object：

AO = {
  arguments: <ArgO>
};

Arguments objects 是函數(shù)上下文里的激活對象中的內(nèi)部對象，它包括下列屬性：

• callee — 指向當(dāng)前函數(shù)的引用；
• length — 真正傳遞的參數(shù)的個數(shù)；
• properties-indexes (字符串類型的整數(shù)) 屬性的值就是函數(shù)的參數(shù)值(按參數(shù)列表從左到右排列)。 properties-indexes內(nèi)部元素的個數(shù)等于arguments.length. properties-indexes 的值和實際傳遞進來的參數(shù)之間是共享的。(譯者注：共享與不共享的區(qū)別可以對比理解為引用傳遞與值傳遞的區(qū)別)

例如：

function foo(x, y, z) {

  alert(arguments.length); // 2 – quantity of passed arguments
  alert(arguments.callee === foo); // true

  alert(x === arguments[0]); // true
  alert(x); // 10

  arguments[0] = 20;
  alert(x); // 20

  x = 30;
  alert(arguments[0]); // 30

  // however, for not passed argument z,
  // related index-property of the arguments
  // object is not shared

  z = 40;
  alert(arguments[2]); // undefined

  arguments[2] = 50;
  alert(z); // 40

}

foo(10, 20);
 

最后一個例子的場景，在當(dāng)前版本的Google Chrome瀏覽器里有一個bug  — 即使沒有傳遞參數(shù)z，z和arguments[2]仍然是共享的。(譯者注：我試驗了一下，在Chrome Ver4.1.249.1059版本，該bug仍然存在)

分階段處理上下文代碼

現(xiàn)在我們終于觸及到本文的核心內(nèi)容。執(zhí)行上下文的代碼被分成兩個基本的階段來處理：

• 進入執(zhí)行上下文；
• 執(zhí)行代碼；

變量對象的變化與這兩個階段緊密相關(guān)。

進入執(zhí)行上下文

當(dāng)進入執(zhí)行上下文(代碼執(zhí)行之前)時，VO已被下列屬性填充滿(這些都已經(jīng)在前文描述過)：

• 函數(shù)的所有形式參數(shù)(如果我們是在函數(shù)執(zhí)行上下文中)

— 變量對象的一個屬性，這個屬性由一個形式參數(shù)的名稱和值組成；如果沒有對應(yīng)傳遞實際參數(shù)，那么這個屬性就由形式參數(shù)的名稱和undefined值組成；

• 所有函數(shù)聲明(FunctionDeclaration, FD)

—變量對象的一個屬性，這個屬性由一個函數(shù)對象(function-object)的名稱和值組成；如果變量對象已經(jīng)存在相同名稱的屬性，則完全替換這個屬性。

• 所有變量聲明(var, VariableDeclaration)

—變量對象的一個屬性，這個屬性由變量名稱和undefined值組成；如果變量名稱跟已經(jīng)聲明的形式參數(shù)或函數(shù)相同，則變量聲明不會干擾已經(jīng)存在的這類屬性。

讓我們看一個例子：

function test(a, b) {
  var c = 10;
  function d() {}
  var e = function _e() {};
  (function x() {});
}

test(10); // call
 

當(dāng)進入“test”函數(shù)的上下文時(傳遞參數(shù)10)，AO如下：

AO(test) = {
  a: 10,
  b: undefined,
  c: undefined,
  d: <reference to FunctionDeclaration "d">
  e: undefined
};

注意，AO里并不包含函數(shù)“x”。這是因為“x” 是一個函數(shù)表達式(FunctionExpression, 縮寫為 FE) 而不是函數(shù)聲明，函數(shù)表達式不會影響VO(譯者注：這里的VO指的就是AO)。 不管怎樣，函數(shù)“_e” 同樣也是函數(shù)表達式，但是就像我們下面將看到的那樣，因為它分配給了變量 “e”，所以它變成可以通過名稱“e”來訪問。 FunctionDeclaration 與 FunctionExpression 的不同，將在 Chapter 5. Functions進行詳細的探討。

這之后，將進入處理上下文代碼的第二個階段 — 執(zhí)行代碼。

執(zhí)行代碼

這一刻，AO/VO 已經(jīng)被屬性(不過，并不是所有的屬性都有值，大部分屬性的值還是系統(tǒng)默認的初始值undefined )填滿。

還是前面那個例子, AO/VO 在代碼解釋期間被修改如下：

AO['c'] = 10;
AO['e'] = <reference to FunctionExpression "_e">;

再次注意，因為FunctionExpression“_e”保存到了已聲明的變量“e”上，所以它仍然存在于內(nèi)存中(譯者注：就是還在AO/VO中的意思)。而FunctionExpression。未保存的函數(shù)表達式只有在它自己的定義或遞歸中才能被調(diào)用。 “x” 并不存在于AO/VO中。即，如果我們想嘗試調(diào)用“x”函數(shù)，不管在函數(shù)定義之前還是之后，都會出現(xiàn)一個錯誤“x is not defined”

另一個經(jīng)典例子：

alert(x); // function

var x = 10;
alert(x); // 10

x = 20;

function x() {};

alert(x); // 20
 

為什么第一個alert “x” 的返回值是function，而且它還是在“x” 聲明之前訪問的“x” 的？為什么不是10或20呢？因為，根據(jù)規(guī)范 — 當(dāng)進入上下文時，往VO里填入函數(shù)聲明；在相同的階段，還有一個變量聲明“x”，那么正如我們在上一個階段所說，變量聲明在順序上跟在函數(shù)聲明和形式參數(shù)聲明之后，而且，在這個階段(譯者注：這個階段是指進入執(zhí)行上下文階段)，變量聲明不會干擾VO中已經(jīng)存在的同名函數(shù)聲明或形式參數(shù)聲明，因此，在進入上下文時，VO的結(jié)構(gòu)如下：

VO = {};
 
VO['x'] = <reference to FunctionDeclaration "x">
 
// found var x = 10;
// if function "x" would not be already defined
// then "x" be undefined, but in our case
// variable declaration does not disturb
// the value of the function with the same name
 
VO['x'] = <the value is not disturbed, still function>

隨后在執(zhí)行代碼階段，VO做如下修改：

VO['x'] = 10;
VO['x'] = 20;
 

我們可以在第二、三個alert看到這個效果。

在下面的例子里我們可以再次看到，變量是在進入上下文階段放入VO中的。(因為，雖然else部分代碼永遠不會執(zhí)行，但是不管怎樣，變量“b”仍然存在于VO中。)(譯者注：變量b雖然存在于VO中，但是變量b的值永遠是undefined)

if (true) {
  var a = 1;
} else {
  var b = 2;
}

alert(a); // 1
alert(b); // undefined, but not "b is not defined"
 

關(guān)于變量

通常，各類文章和JavaScript相關(guān)的書籍都聲稱：“不管是使用var關(guān)鍵字(在全局上下文)還是不使用var關(guān)鍵字(在任何地方)，都可以聲明一個變量”。請記住，這絕對是謠傳：

任何時候，變量只能通過使用var關(guān)鍵字才能聲明。

那么像下面這樣分配：

 a = 10; 

這僅是給全局對象創(chuàng)建了一個新屬性(但是它不是變量)。“不是變量”的意思并不是說它不能被改變，而是指它不符合ECMAScript規(guī)范中的變量概念，所以它“不是變量”(它之所以能成為全局對象的屬性，完全是因為VO(globalContext) === global，大家還記得這個吧？)。

讓我們通過下面的實例看看具體的區(qū)別吧：

alert(a); // undefined
alert(b); // "b" is not defined

b = 10;
var a = 20;
 

所有根源仍然是VO和它的修改階段(進入上下文 階段和執(zhí)行代碼 階段)：

進入上下文階段：

VO = {
  a: undefined
};
 

我們可以看到，因為“b”不是一個變量，所以在這個階段根本就沒有“b”，“b”將只在執(zhí)行代碼階段才會出現(xiàn)(但是在我們這個例子里，還沒有到那就已經(jīng)出錯了)。

讓我們改變一下例子代碼：

alert(a); // undefined, we know why

b = 10;
alert(b); // 10, created at code execution

var a = 20;
alert(a); // 20, modified at code execution
 

關(guān)于變量，還有一個重要的知識點。變量相對于簡單屬性來說，變量有一個特性(attribute)：{DontDelete},這個特性的含義就是不同通過delete操作符直接刪除變量屬性。

a = 10;
alert(window.a); // 10

alert(delete a); // true

alert(window.a); // undefined

var b = 20;
alert(window.b); // 20

alert(delete b); // false

alert(window.b); // still 20
 

但是，在eval上下文，這個規(guī)則并不起作用，因為在這個上下文里，變量沒有{DontDelete}特性。

eval('var a = 10;');
alert(window.a); // 10

alert(delete a); // true

alert(window.a); // undefined

使用一些調(diào)試工具(例如：Firebug)的控制臺測試該實例時，請注意，F(xiàn)irebug同樣是使用eval來執(zhí)行控制臺里你的代碼。因此，變量屬性同樣沒有{DontDelete}特性，可以被刪除。

特殊實現(xiàn): __parent__ 屬性

前面已經(jīng)提到過，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，激活對象是不可能被直接訪問到的。但是，一些具體實現(xiàn)并沒有完全遵守這個規(guī)定，例如SpiderMonkey和Rhino；在這些具體實現(xiàn)中，函數(shù)有一個特殊的屬性 __parent__，通過這個屬性可以直接引用到函數(shù)已經(jīng)創(chuàng)建的激活對象或全局變量對象。

例如 (SpiderMonkey, Rhino)：

var global = this;
var a = 10;

function foo() {}

alert(foo.__parent__); // global

var VO = foo.__parent__;

alert(VO.a); // 10
alert(VO === global); // true
 

在上面的例子中我們可以看到，函數(shù)foo是在全局上下文中創(chuàng)建的，所以屬性__parent__ 指向全局上下文的變量對象，即全局對象。(譯者注：還記得這個吧：VO(globalContext) === global)

然而，在SpiderMonkey中用同樣的方式訪問激活對象是不可能的：在不同版本的SpiderMonkey中，內(nèi)部函數(shù)的__parent__ 有時指向null ，有時指向全局對象。

在Rhino中，用同樣的方式訪問激活對象是完全可以的。

例如 (Rhino)：

var global = this;
var x = 10;

(function foo() {

  var y = 20;

  // the activation object of the "foo" context
  var AO = (function () {}).__parent__;

  print(AO.y); // 20

  // __parent__ of the current activation
  // object is already the global object,
  // i.e. the special chain of variable objects is formed,
  // so-called, a scope chain
  print(AO.__parent__ === global); // true

  print(AO.__parent__.x); // 10

})();
 

結(jié)論

在這篇文章里，我們進一步深入學(xué)習(xí)了跟執(zhí)行上下文相關(guān)的對象。我希望這些知識對您來說能有所幫助，能解決一些您曾經(jīng)遇到的問題或困惑。按照計劃，在后續(xù)的章節(jié)中，我們將探討Scope chain, Identifier resolution ,Closures。

如果您有問題，我很高興在下面評論中解答。

其他參考

• 10.1.3 – Variable Instantiation;
• 10.1.5 – Global Object;
• 10.1.6 – Activation Object;
• 10.1.8 – Arguments Object.

 

英文地址 : ECMA-262-3 in detail.Chapter 2.Variable object
中文地址 : [JavaScript]ECMA-262-3 深入解析.第二章.變量對象