javascript作用域链(Scope Chain)初探

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文章是转载过来的，转载的初衷是有人问：“词法作用域”“语法作用域”怎么理解

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：

var arg = 1;
function fucTest(arg) {
     alert(arg);
    var arg = 2;
    //alert(arg);
}
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：

var arg = 1;
function funcTest() {
     alert(arg);
    var arg = 2;
}
arg = 10;
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：

function funcTest() {
     alert(arg);
    var arg = 2;
}
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：

var arg = 1;
function funcTest() {
     alert(arg);
    var arg = 2;
}
arg = 10;
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：

var arg = 1;
function funcTest() {
    var arg; //默认值undefined
     alert(arg);
    arg = 2;
}
arg = 10;
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。

更多请阅读：

玉伯：JavaScript运行机制浅探

Shenzhen：Javascript闭包 JavaScript closure

陈成的博客：JS的编译和执行顺序

javascript函数作用域与闭包

实现一个脚本引擎

Javascript Closures

简述JavaScript的scope机理

总结：

小结：函数词法作用域与作用域链是不同的，词法作用域是抽象的概念，作用域链是实例化的调用对象链

函数在被定义的时候，同时也是它外层的函数在被执行的时候

函数在被定义的时候它的词法作用域就已经确定了，但它仍然是抽象的概念，没有也不能被实例化

函数在被定义的时候还确定了一个东西，就是它外层函数的作用域链，这个是实例化的东西

函数在被多次调用的时候，它的作用域链都是不同的