ES6笔记-06 函数的扩展

6 函数的扩展

6.1 函数参数的默认值

基本用法

• 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

• 参数变量是默认声明的，所以不能用 let 或 const 再次声明。

function foo(x = 5) {
  let x = 1; // error
  const x = 2; // error
}

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

如果函数foo调用时没提供参数，变量x和y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

• 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];
}

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]

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。

函数的 length 属性

• 指定了默认值以后，函数 length 属性将返回指定默认值的参数前面的参数的个数。
• 后文的 rest 参数也不计入 length 属性。

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

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

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
下面这样写，也会报错。

var x = 1;

function foo(x = x) {
  // ...
}

foo() // ReferenceError: x is not defined

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

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

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

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y，y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 = 3的var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

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

• 另外，可以将参数默认值设为 undefined，表明这个参数时可以省略的。

function foo(optional = undefined) { ··· }

6.2 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。
• 注意，rest 参数之后不能再有其他参数，否则会报错。

// 报错
function f(a, ...b, c) {
  // ...
}

6.3 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
}

• 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。
• 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。
• 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。
• 第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。

6.4 name 属性

• 函数的 name 属性，返回该函数的函数名。
• 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"

• 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。
• Function 构造函数返回的函数实例，name 属性的值为 anonymous。

(new Function).name // "anonymous"

• 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 "

6.5 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;
};

• 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;
};

• 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" });

• 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]]

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。
• 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。
• 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。
• 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。

6.6 双冒号运算符

• 箭头函数可以绑定this对象，大大减少了显式绑定this对象的写法（call、apply、bind）。但是，箭头函数并不适用于所有场合，所以现在有一个提案，提出了“函数绑定”（function bind）运算符，用来取代call、apply、bind调用。

函数绑定运算符是并排的两个冒号（::），双冒号左边是一个对象，右边是一个函数。该运算符会自动将左边的对象，作为上下文环境（即this对象），绑定到右边的函数上面。

6.7 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);
}

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m和n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

• 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A，B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。

• 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”。

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。

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。但这样不是很直观。有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

• 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

• 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

• 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();

6.8 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）。