深入理解JavaScript高级之词法作用域和作用域链

主要内容：
1、分析JavaScript的词法作用域的含义

2、解析变量的作用域链

3、变量名提升时什么

最近在传智播客讲解JavaScript的课程，有不少朋友觉得JavaScript是如此的简单，但是又如此的不知如何使用，因此我准备了一些内容给大家分享一下.
这个系列主要讲解JavaScript的高级部分的内容，包括作用域链、闭包、函数调用模式、原型以及面向对象的一些东西. 在这里不包含JavaScript的基本语法，如果需要了解基础的同学可以到http://net.itcast.cn里面去下载免费的视频进行学习. 好了，废话不多说，直接进入我们的正题.

一、关于块级作用域
说到JavaScript的变量作用域，与咱们平时使用的类C语言不同.
例如C#中下面代码：

static void Main(string[] args)
{
 if(true)
 {
  int num = 10;
 }
 System.Console.WriteLine(num);
}

这段代码如果进行编译，是无法通过的，因为"当前上下文中不存在名称num". 因为这里
变量的作用域是由花括号限定的，称为块级作用域.

在块级作用域下，所有的变量都在定义的花括号内，从定义开始到花括号结束这个
范围内可以使用. 出了这个范围就无法访问. 也就是说代码

if(true)
{
 int num = 10;
 System.Console.WriteLine(num);
}

这里可以访问，因为变量的定义与使用在同一个花括号内.

但是在JavaScript中就不一样，JavaScript中没有块级作用域的概念.

二、JavaScript中的作用域
在JavaScript中，下面代码：

if(true) {
 var num = 10;
}
alert(num);

运行的结果是弹窗10. 那么在JavaScript中变量的作用范围是怎么限定的呢？

2.1 函数限定变量作用域
在JavaScript中，只有函数可以限定一个变量的作用范围. 什么意思呢？
就是说，在JavaScript中，在函数里面定义的变量，可以在函数里面被访问，但是在函数外
无法访问. 看如下代码：

var func = function() {
 var num = 10;
};
try {
 alert(num);
} catch ( e ) {
 alert( e );
}

这段代码运行时，会抛出一个异常，变量num没有定义. 也就是说，定义在函数中的变量无法
在函数外使用，当然在函数内可以随意的使用， 即使在赋值之前. 看下面代码：

var func = function() {
 alert(num);
 var num = 10;
 alert(num);
};
try {
 func();
} catch ( e ) {
 alert( e );
}

这段代码运行后，不会抛出错误，弹窗两次，分别是 undefined 和 10(至于为什么，下文解释).

从这里可以看得出，变量只有在函数中可以被访问. 同理在该函数中的函数也可以访问.

2.2 子域访问父域
前面说了，函数可以限定变量的作用域，那么在函数中的函数就成为该作用域的子域. 在子域
中的代码可以访问到父域中的变量. 看下面代码：

var func = function() {
 var num = 10;
 var sub_func = function() {
  alert(num);
 };
 sub_func();
};
func();

这段代码执行得到的结果就是 10. 可以看到上文所说的变量访问情况. 但是在子域中访问父域的
代码也是有条件的. 如下面代码：

var func = function() {
 var num = 10;
 var sub_func = function() {
  var num = 20;
  alert(num);
 };
 sub_func();
};
func();

这段代码比前面就多了一个"var num = 20;"，这句代码在子域中，那么子域访问父域的情况就发
生了变化，这段代码打印的结果是 20. 即此时子域访问的num是子域中的变量，而不是父域中的.

由此可见访问有一定规则可言. 在JavaScript中使用变量，JavaScript解释器首先在当前作
用域中搜索是否有该变量的定义，如果有，就是用这个变量；如果没有就到父域中寻找该变量.
以此类推，直到最顶级作用域，仍然没有找到就抛出异常"变量未定义". 看下面代码：

(function() {
 var num = 10;
 (function() {
  var num = 20;
  (function(){
   alert(num);
  })()
 })();
})();

这段代码执行后打印出20. 如果将"var num = 20;"去掉，那么打印的就是10. 同样，如果再去掉
"var num = 10"，那么就会出现未定义的错误.

三、作用域链
有了JavaScript的作用域的划分，那么可以将JavaScript的访问作用域连成一个链式树状结构.
JavaScript的作用域链一旦能清晰的了解，那么对于JavaScript的变量与闭包就是非常清晰的了.
下面采用绘图的办法，绘制作用域链.

3.1 绘制规则：
1) 作用域链就是对象的数组
2) 全部script是0级链，每个对象占一个位置
3) 凡是看到函数延伸一个链出来，一级级展开
4) 访问首先看当前函数，如果没有定义往上一级链检查
5) 如此往复，直到0级链

3.2 举例
看下面代码：

var num = 10;
var func1 = function() {
 var num = 20;
 var func2 = function() {
  var num = 30;
  alert(num);
 };
 func2();
};
var func2 = function() {
 var num = 20;
 var func3 = function() {
  alert(num);
 };
 func3();
};
func1();
func2();

下面分析一下这段代码：
-> 首先整段代码是一个全局作用域，可以标记为0级作用域链，那么久有一个数组
var link_0 = [ num, func1, func2 ];// 这里用伪代码描述
-> 在这里func1和func2都是函数，因此引出两条1级作用域链，分别为
var link_1 = { func1: [ num, func2 ] };// 这里用伪代码描述
var link_1 = { func2: [ num, func3 ] };// 这里用伪代码描述
-> 第一条1级链衍生出2级链
var link_2 = { func2: [ num ] };// 这里用伪代码描述
-> 第二条1级链中没有定义变量，是一个空链，就表示为
var link_2 = { func3: [ ] };
-> 将上面代码整合一下，就可以将作用域链表示为：

// 这里用伪代码描述
var link = [ // 0级链
 num,
 { func1 : [ // 第一条1级链
  num,
  { func2 : [ // 2级链 
   num
  ] }
 ]},
 { func2 : [ // 第二条1级链
  num,
  { func3 : [] }
 ]}
];

-> 用图像表示为

图：01_01作用域链.bmp

注意：将链式的图用js代码表现出来，再有高亮显示的时候就非常清晰了.

有了这个作用域链的图，那么就可以非常清晰的了解访问变量是如何进行的：
在需要使用变量时，首先在当前的链上寻找变量，如果找到就直接使用，不会
向上再找；如果没有找到，那么就向上一级作用域链寻找，直到0级作用域链.

如果能非常清晰的确定变量所属的作用域链的级别，那么在分析JavaScript
代码与使用闭包等高级JavaScript特性的时候就会非常容易(至少我是这样哦).

三、变量名提升与函数名提升

有了作用域链与变量的访问规则，那么就有一个非常棘手的问题. 先看下面
的JavaScript代码:

var num = 10;
var func = function() {
 alert(num);
 var num = 20;
 alert(num);
};
func();

执行结果会是什么呢？你可以想一想，我先不揭晓答案.

先来分析一下这段代码.
这段代码中有一条0级作用域链，里面有成员num和func. 在func下是1级作用
域链，里面有成员num. 因此在调用函数func的时候，就会检测到在当前作用域中
变量num是定义过的，所以就会使用这个变量. 但是此时num并没有赋值，因为代
码是从上往下运行的. 因此第一次打印的是 undefined，而第二次打印的便是20.
你答对了么？

像这样将代码定义在后面，而在前面使用的情况在JavaScript中也是常见的
问题. 这时就好像变量在一开始就定义了一样，结果就如同下面代码：

var num = 10;
var func = function() {
 var num; // 感觉就是这里已经定义了，但是没有赋值一样
 alert(num);
 var num = 20;
 alert(num);
};
func();

那么这个现象常常称为变量名提升. 同样也有函数名提升这一说. 如下面代码：

var func = function() {
 alert("调用外面的函数");
};
var foo = function() {
 func(); var func = function() {
  alert("调用内部的函数");
 };
 func();
};

好了，这段代码结果如何？或则应该有什么不一样，我先不说没留着读者思考吧!
下一篇再做解答.

由于有了这些不同，因此在实际开发的时候，推荐将变量都写在开始的地方，
也就是在函数的开头将变量就定义好，类似于C语言的规定一样. 这个在js库中也
是这么完成的，如jQuery等.

四、小结

好了这篇文章主要是说明JavaScript的词法作用域是怎么一回事儿，以及解释
如何分析作用域链，和变量的访问情况，最后留再一个练习收尾吧！！！

看下面代码执行结果是什么：

if( ! "a" in window ) {
 var a = "定义变量";
}
alert(a);