JavaScript 作用域链简述

[toFrankie]

继上一篇文章 JavaScript 脚本编译与执行过程简述，再来介绍一下 JavaScript 中的作用域链（Scope Chain）。

函数的 [[scope]] 也是与闭包直接相关。并推荐专题：

• JavaScript 深入系列 15 篇（冴羽）
• JavaScript 专题（Veda）

作用域链的形成

作用域链（以下简称 Scope）与执行上下文相关。

全局上下文：
  其 Scope 就是 GlobalContext.VO，即 window 对象。

函数上下文：
  函数被调用时，函数上下文的 Scope 被创建，包括 AO 和这个函数内部的 [[scope]] 属性。

因此，我们可以大致当前上下文的作用域链：Scope = AO + function.[[scope]]。

函数内部 [[scope]] 属性的形成

当函数被创建的时候，属性 [[scope]] 会保存所有的父级变量对象。

举个例子：

function foo() {
  // some statements...
}

上述例子，函数 foo 处于全局上下文。而全局上下文中所声明的函数，它们的 [[scope]] 是 GlobalContext.VO，即 window 对象。因此 foo.[[scope]] = [ GlobalContext.VO ]。

再看：

function foo() {
  function bar() {
    // some statements...
  }
}

同样地，函数 foo 的 [[scope]] 属性为 GlobalContext.VO。然后调用 foo 函数，进入 foo 函数上下文并进行初始化，包括以下过程：

1. 以当前函数 foo.[[scope]] 为基础初始化函数上下文的 Scope。
2. 初始化上下文的 AO 对象，包括 Arguments、形参、函数声明、变量声明。
   该过程若有函数声明，对应函数的 [[scope]] 也将会被确定，其值就是 Scope。
3. 当 AO 初始化完成后，将 AO 插入上下文的 Scope 中。

因此有两个结论：

• 当前上下文的作用域链 Scope = AO + foo.[[scope]]。
• 当前上下文内定义的函数 bar，其 [[scope]] 属性值为上下文的 Scope，即 AO + foo.[[scope]]。

注意，即便是函数表达式，它在代码执行的时候，才会确定其 [[scope]]，由于执行过程中 AO 也会跟着更新，且它们是引用关系，因此总能确保，当前作用域内的函数（函数声明或函数表达式）的 [[scope]] 总是 AO + 各父级上下文的 AO/VO。

但是使用 Function 构造器来创建一个新的函数，该函数的 [[scope]] 只有 GlobalContext.VO。下面的示例中，执行 bar 函数会去作用域链上查找 a 变量，可它的作用域链只含全局对象，导致找不到 a 变量而抛出 ReferenceError。

function foo() {
  var a = 1
  var bar = new Function('console.log(a)')
  bar() // ReferenceError: a is not defined
}

foo()

因此，尽量不要使用构造函数的方式来创建函数。

影响作用域链的一些例子

一般情况下，一个作用域链 Scope 包括父级变量对象、函数上下文的活动对象 AO，并从当前上下文逐级往上查询。

提醒一下：当我们从对象上查询某个属性，首先从对象自身属性上查找，当找不到的时候，才会往原型上查找......直至原型链的顶端 Object.prototype 再查询不到就返回 undefined。

其实作用域链的原理跟原型链很类似，当前如果这个变量在自己的作用域中没有，那么它会往父级查找，直至最顶层（全局对象），再查找不到就会抛出 ReferenceError。

前面讲过，当前上下文（作用域）内声明的变量或函数，是以属性的形式，放到一个变量对象（Variable Object）上的。但由于 VO 是无法通过代码访问的，因此在函数调用的时候 VO 被激活形成一个活动对象（Activation Object），它是可以被访问到的（可以简单的理解为 AO 是 VO 浅拷贝的一个引用）。

但是，AO 是没有原型的。假设我们在当前作用域下查找一个变量 a，相当于从 AO 上查找 a 属性。假设 AO 本身没有该属性，自然会往 AO 原型上查找，但很遗憾 AO 没有原型，即当前作用域下查找不到该变量（或称为属性）。然后往作用域链的上一级 AO 中查找......查找规律同理......直到全局作用域（其 VO 就是 window 对象）下的 window 对象查找。由于 window 对象是有原型的，如果自身找不到 a 属性，就会往 window 的原型上查找，查到就返回，查不到就抛出 ReferenceError。

说那么多，还不如看个例子更清晰：

Object.prototype.a = 'proto'

function foo() {
  console.log(a)
}

foo() // "proto"

从例子可以看出 foo 函数上下文下并没有声明 a 变量，于是往上一级查找（即全局上下文），那么从 window 自身查找，是没有的。但是 window 是基于 Object 创建的（window instanceof Object 结果为 true），于是从 Object.prototype 上查找，并找到 a 属性，属性值为 "proto"。

如何证明 AO 是没有原型的？

Object.prototype.a = 'proto'

function foo() {
  var a = 'inner'
  function bar() {
    console.log(a)
  }
  bar()
}

foo() // "inner"

过程就不在赘述了，假设 AO 是有原型的，那么 bar 函数上下文中查找 a 变量是，应该会取到 AO 对象原型上的 a 属性 "proto"，但实际情况 a 取到的结果是 "inner"。因此可以证明：活动对象 AO 是没有原型的。

全局和 eval 上下文中的作用域链

全局上下文的作用域链仅包含全局对象。而 eval 上下文与当前的调用上下文（calling context）拥有同样的作用域链。

GlobalContext.Scope = [ window ]
 
EvalContext.Scope === CallingContext.Scope;

代码执行时对作用域链的影响

有些情况下也会包含其他对象，例如执行期间，动态加入作用域链中的，例如 with 语句或者 catch 语句。此时作用域链如下：

Scope = (withObject | catchObject)  +  (AO | VO)  +  [[Scope]]

withObject
  表示 with 语句产生的临时作用域对象。如 with({ name }) 中的 { name } 对象；
catchObject
  表示 catch 从句产生的异常对象。如 catch(e) 中的 e 对象。

举个例子：

var foo = { x: 1, y: 2 }

with (foo) {
  console.log(x) // 1
  console.log(y) // 2
}

它的作用域链变成了：Scope = foo + (AO | VO) + [[Scope]]。上面这个例子可能没有体现出来，我们修改一下：

var x = 1, y = 2
var foo = { x: 2 }

with (foo) {
  var x = 3, y = 4
  console.log(x) // 3
  console.log(y) // 4
}

console.log(x) // 1
console.log(y) // 4
console.log(foo) // { x: 3 }

我们来分析一下：

1. 进入全局上下文的时候，会创建声明 x、y、foo 变量。
2. 执行到 with 语句，会将 foo 对象添加至作用域链顶端。
3. with 内部的 x、y 前面已被解析添加，因此它只是一个赋值语句，并不会重新赋值语句。
4. 关键在于 with 内部，给 x、y 赋值，究竟是对应哪个变量。前面提到遇到 with 语句会往作用域链顶端插入该对象 foo（注意不会创建一个全新的作用域上下文，只是修改了作用域链而已）。
5. 因此，当 console.log(x) 查找 x 变量时，从 foo 对象上查找 x 属性，并找到，因此 foo.x 被修改为 3。
6. 接着，查找 y 变量，而 foo 对象上没有（其原型也没有），因此往上一级作用域查找（即全局作用域），因此全局作用域下的 y 被修改为 4。
7. 因此 with 内部的 x、y 分别打印出：3 和 4。
8. 当 with 执行完，作用域链上的 foo 对象会被移除。即作用域链上只剩下 window 对象。
9. 后面查找 x、y、foo 变量都是从全局作用域下查找的，因此会分别打印出 1 和 4。
10. 最后我们也可以看到 foo 对象是更新变为：{ x: 3 }。

结合前面的原型的内容，假设将 foo 对象的原型上添加 y 属性，那么 y = 4 被修改的是 foo.__proto__ 上的属性，而不是全局作用域下的 y 变量。（有兴趣的自行尝试一下）

The end.