Javascript筆記之閉包

內容來自廖雪峯大神官網：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1022910821149312/1023021250770016

函數作爲返回值

高階函數除了可以接受函數作爲參數外，還可以把函數作爲結果值返回。

我們來實現一個對Array的求和。通常情況下，求和的函數是這樣定義的：

function sum(arr) {
    return arr.reduce(function (x, y) {
        return x + y;
    });
}

sum([1, 2, 3, 4, 5]); // 15

但是，如果不需要立刻求和，而是在後面的代碼中，根據需要再計算怎麼辦？可以不返回求和的結果，而是返回求和的函數！

function lazy_sum(arr) {
    var sum = function () {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
    return sum;
}

當我們調用lazy_sum()時，返回的並不是求和結果，而是求和函數：

var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()

調用函數f時，才真正計算求和的結果：

f(); // 15

在這個例子中，我們在函數lazy_sum中又定義了函數sum，並且，內部函數sum可以引用外部函數lazy_sum的參數和局部變量，當lazy_sum返回函數sum時，相關參數和變量都保存在返回的函數中，這種稱爲“閉包（Closure）”的程序結構擁有極大的威力。

請再注意一點，當我們調用lazy_sum()時，每次調用都會返回一個新的函數，即使傳入相同的參數：

var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
f1 === f2; // false

f1()和f2()的調用結果互不影響。

閉包

注意到返回的函數在其定義內部引用了局部變量arr，所以，當一個函數返回了一個函數後，其內部的局部變量還被新函數引用，所以，閉包用起來簡單，實現起來可不容易。

另一個需要注意的問題是，返回的函數並沒有立刻執行，而是直到調用了f()才執行。我們來看一個例子：

function count() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push(function () {
            return i * i;
        });
    }
    return arr;
}

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

在上面的例子中，每次循環，都創建了一個新的函數，然後，把創建的3個函數都添加到一個Array中返回了。

你可能認爲調用f1()，f2()和f3()結果應該是1，4，9，但實際結果是：

f1(); // 16
f2(); // 16
f3(); // 16

全部都是16！原因就在於返回的函數引用了變量i，但它並非立刻執行。等到3個函數都返回時，它們所引用的變量i已經變成了4，因此最終結果爲16。

返回閉包時牢記的一點就是：返回函數不要引用任何循環變量，或者後續會發生變化的變量。

如果一定要引用循環變量怎麼辦？方法是再創建一個函數，用該函數的參數綁定循環變量當前的值，無論該循環變量後續如何更改，已綁定到函數參數的值不變：

function count() {
    var arr = [];
    for (var i=1; i<=3; i++) {
        arr.push((function (n) {
            return function () {
                return n * n;
            }
        })(i));
    }
    return arr;
}

var results = count();
var f1 = results[0];
var f2 = results[1];
var f3 = results[2];

f1(); // 1
f2(); // 4
f3(); // 9

注意這裏用了一個“創建一個匿名函數並立刻執行”的語法：

(function (x) {
    return x * x;
})(3); // 9

理論上講，創建一個匿名函數並立刻執行可以這麼寫：

function (x) { return x * x } (3);

但是由於JavaScript語法解析的問題，會報SyntaxError錯誤，因此需要用括號把整個函數定義括起來：

(function (x) { return x * x }) (3);

通常，一個立即執行的匿名函數可以把函數體拆開，一般這麼寫：

(function (x) {
    return x * x;
})(3);

說了這麼多，難道閉包就是爲了返回一個函數然後延遲執行嗎？

當然不是！閉包有非常強大的功能。舉個栗子：

在面向對象的程序設計語言裏，比如Java和C++，要在對象內部封裝一個私有變量，可以用private修飾一個成員變量。

在沒有class機制，只有函數的語言裏，藉助閉包，同樣可以封裝一個私有變量。我們用JavaScript創建一個計數器：

'use strict';

function create_counter(initial) {
    var x = initial || 0;
    return {
        inc: function () {
            x += 1;
            return x;
        }
    }
}

它用起來像這樣：

var c1 = create_counter();
c1.inc(); // 1
c1.inc(); // 2
c1.inc(); // 3

var c2 = create_counter(10);
c2.inc(); // 11
c2.inc(); // 12
c2.inc(); // 13

在返回的對象中，實現了一個閉包，該閉包攜帶了局部變量x，並且，從外部代碼根本無法訪問到變量x。換句話說，閉包就是攜帶狀態的函數，並且它的狀態可以完全對外隱藏起來。

閉包還可以把多參數的函數變成單參數的函數。例如，要計算xy可以用Math.pow(x, y)函數，不過考慮到經常計算x2或x3，我們可以利用閉包創建新的函數pow2和pow3：

'use strict';

function make_pow(n) {
    return function (x) {
        return Math.pow(x, n);
    }
}

// 創建兩個新函數:
var pow2 = make_pow(2);
var pow3 = make_pow(3);

console.log(pow2(5)); // 25
console.log(pow3(7)); // 343

 

腦洞大開

很久很久以前，有個叫阿隆佐·邱奇的帥哥，發現只需要用函數，就可以用計算機實現運算，而不需要0、1、2、3這些數字和+、-、*、/這些符號。

JavaScript支持函數，所以可以用JavaScript用函數來寫這些計算。來試試：

'use strict';

// 定義數字0:
var zero = function (f) {
    return function (x) {
        return x;
    }
};

// 定義數字1:
var one = function (f) {
    return function (x) {
        return f(x);
    }
};

// 定義加法:
function add(n, m) {
    return function (f) {
        return function (x) {
            return m(f)(n(f)(x));
        }
    }
}


// 計算數字2 = 1 + 1:
var two = add(one, one);

// 計算數字3 = 1 + 2:
var three = add(one, two);

// 計算數字5 = 2 + 3:
var five = add(two, three);

// 你說它是3就是3，你說它是5就是5，你怎麼證明？

// 呵呵，看這裏:

// 給3傳一個函數,會打印3次:
(three(function () {
    console.log('print 3 times');
}))();

// 給5傳一個函數,會打印5次:
(five(function () {
    console.log('print 5 times');
}))();

// 繼續接着玩一會...

 

print 3 times
print 3 times
print 3 times
print 5 times
print 5 times
print 5 times
print 5 times
print 5 times

原理：

zero(f)(x) = x;
one(f)(x) = f(x);
two(f)(x) = one(f)(one(f)(x)) = one(f)(f(x)) = f(f(x));
three(f)(x) = two(f)(one(f)(x)) = two(f)(f(x)) = f(f(f(x)));
...
five(f)(x) = f(f(f(f(f(x)))));