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L1 - 运行机制
var name = ‘kl‘;function person(){ alert(name); var name = ‘ko‘; }person();
这段代码输出 ‘undefined’,这种现象也叫‘声明’提前或‘预解析’,下面就来探讨一下其背后的原因,JS引擎执行一段代码的步骤是:
step1. 读入第一个代码段step2. 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step5step3. 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)step4. 执行代码段,有错则报错(比如变量未定义)step5. 如果还有下一个代码段,则读入下一个代码段,重复step2step6. 结束
编译过程
经典的《编译原理》:
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-->开始解释执行。
简单地说,词法分析是将字符流(char stream)转换为记号流(token stream), 比如将c = a - b;转换为:
NAME "c"EQUALSNAME "a"MINUSNAME "b"SEMICOLON
上面只是示例,更进一步的了解请查看 Lexical Analysis.
《JavaScript权威指南》的第2章,讲的就是词法结构(Lexical Structure),ECMA-262 中也有描述。词法结构是一门语言的基础,很容易掌握。至于词法分析的实现那是另一个研究领域,在此不探究。
可以拿自然语言来类比,词法分析是一对一的硬性翻译,比如一段英文,逐词翻译成中文,得到的是一堆记号流,还很难理解。进一步的翻译,就需要语法分析了,下图是一个条件语句的语法树:
构造语法树的时候,如果发现无法构造,比如if(a { i = 2; }, 就会报语法错误,并结束整个代码块的解析,这就是本文开头部分的step2.
通过语法分析,构造出语法树后,翻译出来的句子可能还会有模糊不清的地方,接下来还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。对于弱类型语言来说,这一步可能没有(精力有限,没时间去看JS的引擎实现,不敢确定JS引擎中是否有语义检查这一步)。
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。
上面的编译过程,还是无法更深入的解释文章开头部分的“预解析”,我们还得仔细探究下JavaScript代码的执行过程。
执行过程
周爱民老师在《JavaScript语言精髓与编程实践》的第二部分,对此有非常仔细的分析。
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,JavaScript采用的是词法作用域(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,实际上,只能说JS的作用域机制非常接近lexical scope.
JS引擎在执行每个函数实例时,都会创建一个执行环境(execution context)。execution context中包含一个调用对象(call object), 调用对象是一个scriptObject结构,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)。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。
lexical scope是JS的作用域机制,还需要理解它的实现方法,这就是作用域链(scope chain)。scope chain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到父级scriptObject中寻找,一直lookup到全局调用对象(global object)。
当一个函数实例执行时,会创建或关联到一个闭包(closure)。 scriptObject用来静态保存与函数相关的变量表,closure则在执行期动态保存这些变量表及其运行值。closure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,closure则要等要数据引用为空后,由JS引擎回收(有些情况下不会自动回收,就导致了内存泄漏)。
别被上面的一堆名词吓住,一旦理解了执行环境、调用对象、闭包、词法作用域、作用域链这些概念,JS语言的很多现象都能迎刃而解。
小结
至此,对于文章开头部分的疑问,可以解释得很清楚了:
step3中所谓的“预解析”,其实是在step2的语法分析阶段完成,并存储在语法树中。当执行到函数实例时,会将varDelcs和funcDecls从语法树中复制到执行环境的scriptObject上。
step4中,未定义变量意味着在scriptObject的变量表中找不到,JS引擎会沿着scriptObject的upvalue往上寻找,如果都没找到,对于写操作i = 1; 最后就会等价为 window.i = 1; 给window对象新增了一个属性。对于读操作,如果一直追溯到全局执行环境的scriptObject上都找不到,就会产生运行期错误。
理解后,雾散花开,天空一片晴朗。
最后,留个问题给大家:
var arg = 1; function foo(arg) { alert(arg); // ? var arg = 2; } foo(3);
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