## 介绍 JavaScript编程的时候总避免不了声明函数和变量，以成功构建我们的系统，但是解释器是如何并且在什么地方去查找这些函数和变量呢？我们引用这些对象的时候究竟发生了什么？ > 原始发布：Dmitry A. Soshnikov > 发布时间：2009-06-27 > 俄文地址：http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/ru-chapter-2-variable-object/ > 英文翻译：Dmitry A. Soshnikov > 发布时间：2010-03-15 > 英文地址：http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-2-variable-object/ > 部分难以翻译的句子参考了[justinw的中文翻译](http://www.cnblogs.com/justinw/archive/2010/04/23/1718733.html) 大多数ECMAScript程序员应该都知道变量与执行上下文有密切关系： ~~~ var a = 10; // 全局上下文中的变量 (function () { var b = 20; // function上下文中的局部变量 })(); alert(a); // 10 alert(b); // 全局变量 "b" 没有声明 ~~~ 并且，很多程序员也都知道，当前ECMAScript规范指出独立作用域只能通过“函数(function)”代码类型的执行上下文创建。也就是说，相对于C/C++来说，ECMAScript里的for循环并不能创建一个局部的上下文。 ~~~ for (var k in {a: 1, b: 2}) { alert(k); } alert(k); // 尽管循环已经结束但变量k依然在当前作用域 ~~~ 我们来看看一下，我们声明数据的时候到底都发现了什么细节。 ## 数据声明 如果变量与执行上下文相关，那变量自己应该知道它的数据存储在哪里，并且知道如何访问。这种机制称为变量对象(variable object)。 变量对象(缩写为VO)是一个与执行上下文相关的特殊对象，它存储着在上下文中声明的以下内容： > 变量 (var, 变量声明); > 函数声明 (FunctionDeclaration, 缩写为FD); > 函数的形参 举例来说，我们可以用普通的ECMAScript对象来表示一个变量对象： ~~~ VO = {}; ~~~ 就像我们所说的, VO就是执行上下文的属性(property)： ~~~ activeExecutionContext = { VO: { // 上下文数据（var, FD, function arguments) } }; ~~~ 只有全局上下文的变量对象允许通过VO的属性名称来间接访问(因为在全局上下文里，全局对象自身就是变量对象，稍后会详细介绍)，在其它上下文中是不能直接访问VO对象的，因为它只是内部机制的一个实现。 当我们声明一个变量或一个函数的时候，和我们创建VO新属性的时候一样没有别的区别（即：有名称以及对应的值）。 例如： ~~~ var a = 10; function test(x) { var b = 20; }; test(30); ~~~ 对应的变量对象是： ~~~ // 全局上下文的变量对象 VO(globalContext) = { a: 10, test: function> }; // test函数上下文的变量对象 VO(test functionContext) = { x: 30, b: 20 }; ~~~ 在具体实现层面(以及规范中)变量对象只是一个抽象概念。(从本质上说，在具体执行上下文中，VO名称是不一样的，并且初始结构也不一样。 ## 不同执行上下文中的变量对象 对于所有类型的执行上下文来说，变量对象的一些操作(如变量初始化)和行为都是共通的。从这个角度来看，把变量对象作为抽象的基本事物来理解更为容易。同样在函数上下文中也定义和变量对象相关的额外内容。 ~~~ 抽象变量对象VO (变量初始化过程的一般行为) ║ ╠══> 全局上下文变量对象GlobalContextVO ║ (VO === this === global) ║ ╚══> 函数上下文变量对象FunctionContextVO (VO === AO, 并且添加了<arguments>和<formal parameters>) ~~~ 我们来详细看一下： ### 全局上下文中的变量对象 首先，我们要给全局对象一个明确的定义 > 全局对象(Global object) 是在进入任何执行上下文之前就已经创建了的对象； > 这个对象只存在一份，它的属性在程序中任何地方都可以访问，全局对象的生命周期终止于程序退出那一刻。 全局对象初始创建阶段将Math、String、Date、parseInt作为自身属性，等属性初始化，同样也可以有额外创建的其它对象作为属性（其可以指向到全局对象自身）。例如，在DOM中，全局对象的window属性就可以引用全局对象自身(当然，并不是所有的具体实现都是这样)： ~~~ global = { Math: <...>, String: <...> ... ... window: global //引用自身 }; ~~~ 当访问全局对象的属性时通常会忽略掉前缀，这是因为全局对象是不能通过名称直接访问的。不过我们依然可以通过全局上下文的this来访问全局对象，同样也可以递归引用自身。例如，DOM中的window。综上所述，代码可以简写为： ~~~ String(10); // 就是global.String(10); // 带有前缀 window.a = 10; // === global.window.a = 10 === global.a = 10; this.b = 20; // global.b = 20; ~~~ 因此，回到全局上下文中的变量对象——在这里，变量对象就是全局对象自己： ~~~ VO(globalContext) === global; ~~~ 非常有必要要理解上述结论，基于这个原理，在全局上下文中声明的对应，我们才可以间接通过全局对象的属性来访问它（例如，事先不知道变量名称）。 ~~~ var a = new String('test'); alert(a); // 直接访问，在VO(globalContext)里找到："test" alert(window['a']); // 间接通过global访问：global === VO(globalContext): "test" alert(a === this.a); // true var aKey = 'a'; alert(window[aKey]); // 间接通过动态属性名称访问："test" ~~~ ### 函数上下文中的变量对象 在函数执行上下文中，VO是不能直接访问的，此时由活动对象(activation object,缩写为AO)扮演VO的角色。 ~~~ VO(functionContext) === AO; ~~~ 活动对象是在进入函数上下文时刻被创建的，它通过函数的arguments属性初始化。arguments属性的值是Arguments对象： ~~~ AO = { arguments: <ArgO> }; ~~~ Arguments对象是活动对象的一个属性，它包括如下属性： 1. callee — 指向当前函数的引用 2. length — 真正传递的参数个数 3. properties-indexes (字符串类型的整数) 属性的值就是函数的参数值(按参数列表从左到右排列)。 properties-indexes内部元素的个数等于arguments.length. properties-indexes 的值和实际传递进来的参数之间是共享的。 例如： ~~~ function foo(x, y, z) { // 声明的函数参数数量arguments (x, y, z) alert(foo.length); // 3 // 真正传进来的参数个数(only x, y) alert(arguments.length); // 2 // 参数的callee是函数自身 alert(arguments.callee === foo); // true // 参数共享 alert(x === arguments[0]); // true alert(x); // 10 arguments[0] = 20; alert(x); // 20 x = 30; alert(arguments[0]); // 30 // 不过，没有传进来的参数z，和参数的第3个索引值是不共享的 z = 40; alert(arguments[2]); // undefined arguments[2] = 50; alert(z); // 40 } foo(10, 20); ~~~ 这个例子的代码，在当前版本的Google Chrome浏览器里有一个bug  — 即使没有传递参数z，z和arguments[2]仍然是共享的。 ## 处理上下文代码的2个阶段 现在我们终于到了本文的核心点了。执行上下文的代码被分成两个基本的阶段来处理： 1. 进入执行上下文 2. 执行代码 变量对象的修改变化与这两个阶段紧密相关。 > 注：这2个阶段的处理是一般行为，和上下文的类型无关（也就是说，在全局上下文和函数上下文中的表现是一样的）。 ### 进入执行上下文 当进入执行上下文(代码执行之前)时，VO里已经包含了下列属性(前面已经说了)：     **函数的所有形参(如果我们是在函数执行上下文中)**     — 由名称和对应值组成的一个变量对象的属性被创建；没有传递对应参数的话，那么由名称和undefined值组成的一种变量对象的属性也将被创建。     **所有函数声明(FunctionDeclaration, FD)**     —由名称和对应值（函数对象(function-object)）组成一个变量对象的属性被创建；如果变量对象已经存在相同名称的属性，则完全替换这个属性。     **所有变量声明(var, VariableDeclaration)**     — 由名称和对应值（undefined）组成一个变量对象的属性被创建；如果变量名称跟已经声明的形式参数或函数相同，则变量声明不会干扰已经存在的这类属性。 让我们看一个例子： ~~~ function test(a, b) { var c = 10; function d() {} var e = function _e() {}; (function x() {}); } test(10); // call ~~~ 当进入带有参数10的test函数上下文时，AO表现为如下： ~~~ AO(test) = { a: 10, b: undefined, c: undefined, d: <reference to FunctionDeclaration "d"> e: undefined }; ~~~ 注意，AO里并不包含函数“x”。这是因为“x” 是一个函数表达式(FunctionExpression, 缩写为 FE) 而不是函数声明，函数表达式不会影响VO。 不管怎样，函数“_e” 同样也是函数表达式，但是就像我们下面将看到的那样，因为它分配给了变量 “e”，所以它可以通过名称“e”来访问。 函数声明FunctionDeclaration与函数表达式FunctionExpression 的不同，将在第15章Functions进行详细的探讨，也可以参考本系列第2章[揭秘命名函数表达](http://www.cnblogs.com/TomXu/archive/2011/12/29/2290308.html)式来了解。 这之后，将进入处理上下文代码的第二个阶段 — 执行代码。 ### 代码执行 这个周期内，AO/VO已经拥有了属性(不过，并不是所有的属性都有值，大部分属性的值还是系统默认的初始值undefined )。 还是前面那个例子, AO/VO在代码解释期间被修改如下： ~~~ AO['c'] = 10; AO['e'] = <reference to FunctionExpression "_e">; ~~~ 再次注意，因为FunctionExpression“_e”保存到了已声明的变量“e”上，所以它仍然存在于内存中。而FunctionExpression “x”却不存在于AO/VO中，也就是说如果我们想尝试调用“x”函数，不管在函数定义之前还是之后，都会出现一个错误“x is not defined”，未保存的函数表达式只有在它自己的定义或递归中才能被调用。 另一个经典例子： ~~~ alert(x); // function var x = 10; alert(x); // 10 x = 20; function x() {}; alert(x); // 20 ~~~ 为什么第一个alert “x” 的返回值是function，而且它还是在“x” 声明之前访问的“x” 的？为什么不是10或20呢？因为，根据规范函数声明是在当**进入上下文**时填入的； 同意周期，在进入上下文的时候还有一个变量声明“x”，那么正如我们在上一个阶段所说，变量声明在顺序上跟在函数声明和形式参数声明之后，而且在这个**进入上下文**阶段，变量声明不会干扰VO中已经存在的同名函数声明或形式参数声明，因此，在进入上下文时，VO的结构如下： ~~~ VO = {}; VO['x'] = <reference to FunctionDeclaration "x"> // 找到var x = 10; // 如果function "x"没有已经声明的话 // 这时候"x"的值应该是undefined // 但是这个case里变量声明没有影响同名的function的值 VO['x'] = <the value is not disturbed, still function> ~~~ 紧接着，在执行代码阶段，VO做如下修改： ~~~ VO['x'] = 10; VO['x'] = 20; ~~~ 我们可以在第二、三个alert看到这个效果。 在下面的例子里我们可以再次看到，变量是在进入上下文阶段放入VO中的。(因为，虽然else部分代码永远不会执行，但是不管怎样，变量“b”仍然存在于VO中。) ~~~ if (true) { var a = 1; } else { var b = 2; } alert(a); // 1 alert(b); // undefined,不是b没有声明，而是b的值是undefined ~~~ ## 关于变量 通常，各类文章和JavaScript相关的书籍都声称：“不管是使用var关键字(在全局上下文)还是不使用var关键字(在任何地方)，都可以声明一个变量”。请记住，这是错误的概念： 任何时候，变量只能通过使用var关键字才能声明。 上面的赋值语句： ~~~ a = 10; ~~~ 这仅仅是给全局对象创建了一个新属性(但它不是变量)。“不是变量”并不是说它不能被改变，而是指它不符合ECMAScript规范中的变量概念，所以它“不是变量”(它之所以能成为全局对象的属性，完全是因为VO(globalContext) === global，大家还记得这个吧？)。 让我们通过下面的实例看看具体的区别吧： ~~~ alert(a); // undefined alert(b); // "b" 没有声明 b = 10; var a = 20; ~~~ 所有根源仍然是VO和进入上下文阶段和代码执行阶段： 进入上下文阶段： ~~~ VO = { a: undefined }; ~~~ 我们可以看到，因为“b”不是一个变量，所以在这个阶段根本就没有“b”，“b”将只在代码执行阶段才会出现(但是在我们这个例子里，还没有到那就已经出错了)。 让我们改变一下例子代码： ~~~ alert(a); // undefined, 这个大家都知道， b = 10; alert(b); // 10, 代码执行阶段创建 var a = 20; alert(a); // 20, 代码执行阶段修改 ~~~ 关于变量，还有一个重要的知识点。变量相对于简单属性来说，变量有一个特性(attribute)：{DontDelete},这个特性的含义就是不能用delete操作符直接删除变量属性。 ~~~ 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 ~~~ 但是这个规则在有个上下文里不起走样，那就是eval上下文，变量没有{DontDelete}特性。 ~~~ eval('var a = 10;'); alert(window.a); // 10 alert(delete a); // true alert(window.a); // undefined ~~~ 使用一些调试工具(例如：Firebug)的控制台测试该实例时，请注意，Firebug同样是使用eval来执行控制台里你的代码。因此，变量属性同样没有{DontDelete}特性，可以被删除。 ## 特殊实现: __parent__ 属性 前面已经提到过，按标准规范，活动对象是不可能被直接访问到的。但是，一些具体实现并没有完全遵守这个规定，例如SpiderMonkey和Rhino；的实现中，函数有一个特殊的属性 __parent__，通过这个属性可以直接引用到活动对象（或全局变量对象），在此对象里创建了函数。 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 ~~~ 在上面的例子中我们可以看到，函数foo是在全局上下文中创建的，所以属性__parent__ 指向全局上下文的变量对象，即全局对象。 然而，在SpiderMonkey中用同样的方式访问活动对象是不可能的：在不同版本的SpiderMonkey中，内部函数的__parent__ 有时指向null ，有时指向全局对象。 在Rhino中，用同样的方式访问活动对象是完全可以的。 例如 (Rhino)： ~~~ var global = this; var x = 10; (function foo() { var y = 20; // "foo"上下文里的活动对象 var AO = (function () {}).__parent__; print(AO.y); // 20 // 当前活动对象的__parent__ 是已经存在的全局对象 // 变量对象的特殊链形成了 // 所以我们叫做作用域链 print(AO.__parent__ === global); // true print(AO.__parent__.x); // 10 })(); ~~~ ## 总结 在这篇文章里，我们深入学习了跟执行上下文相关的对象。我希望这些知识对您来说能有所帮助，能解决一些您曾经遇到的问题或困惑。按照计划，在后续的章节中，我们将探讨作用域链，标识符解析，闭包。 有任何问题，我很高兴在下面评论中能帮你解答。 ## 其它参考 * 10.1.3 – [Variable Instantiation](http://bclary.com/2004/11/07/#a-10.1.3 "Variable Instantiation"); * 10.1.5 – [Global Object](http://bclary.com/2004/11/07/#a-10.1.5 "Global Object"); * 10.1.6 – [Activation Object](http://bclary.com/2004/11/07/#a-10.1.6 "Activation Object"); * 10.1.8 – [Arguments Object](http://bclary.com/2004/11/07/#a-10.1.8 "Arguments Object").