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DAY 11

Modern Web

I Want To Know JS系列第 11 篇

JavaScript - Scope 單位 & 查找

2018鐵人賽 javascript

Henry Chang

2017-12-30 16:59:57

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在上一篇提到，Scope 分為 Lexical Scope 與 Dynamic Scope 兩種，而 JavaScript 採用的是 Lexical Scope。

Lexical Scope 代表區塊間的關係，被包裹在內層的區塊可以保護自己的變數不被外層取用，相反的外層區塊的變數還是可以被內層區塊使用。

在這一節中，我們要更深入的討論 JavaScript 實際上是如何利用 Scope 來查找變數的。

但在此之前，我們要先了解 JavaScript 能夠形成 Scope 的基本單位有哪些。

JavaScript 的 Scope 單位

Function 是 JavaScript 中最常見的 Scope 單位

如果曾經學習過 C++ 與 Java 等語言，你會知道在這些語言中，例如 if() {}、for() {} 等 {} 包裹的區塊是會產生一層 Scope 的，但很不幸的，JavaScipt 會為 Function 產生 Scope，而不是為每個 {} 都產生。

先讓我們複習一下 JavaScript Function 的 Scope：

  function myFunction() {
    var inner = 'This is myFunction';
  }
  console.log(inner);		// Uncaught ReferenceError: inner is not defined

如我們所料，a 是在 myfunction包裹起來的 Scope 中宣告的，因此 Global Scope 是拿不到 a 的。

輪到 測試看看 if() {} 區塊是否會產生 Scope：

  function myFunction() {
    if (true) {
      var insideIf = 'This is inside if';
    }
    console.log(insideIf);		// "This is inside if"
  }

  myFunction();

今天我們很上進的想要保護變數 b 不讓外層 Scope 使用，但是 oops，你可能要失望了，不只是 if 區塊內，整個 myFunction 都可以拿的到變數 b。

不信邪的再來 測試看看 for() {} 是否能產生 Scope：

  function myFunction() {
    for(var i = 0; i < 5; i++) {
      var insideFor = 'This is inside for';
    }
    console.log(insideFor);		// "This is inside for"
    console.log(i);				// 5
  }

  myFunction();

果然，insideFor 在 myFunction 整個區塊內都是拿的到的，但是讓人驚訝的是，只是用來做計數器的 i 竟然也可以整個 myFunction 取用。

從上面的說明可以確定 Function 為 JavaScript 中最常見的 Scope 單位，而非 {} 組成的區塊。

catch、with也可以產生 Scope

在 You don't know JS: Scope 中提到，除了 Function 外，JavaScript 確實還是有些東西可以產生 Scope，例如 try/catch 中的 catch 還有 with，在這邊就不再贅述。
ES6：let、const 會把區塊當作 Scope

除此之外，ES6 的 let 與 const 則是在宣告變數/常數時可以綁定區塊，達成一般區塊 Scope 的作用。這部分會在 ES6 篇幅裡詳細介紹。

JavaScript Scope Lookup ( 查找 )

Lexical Scope 的規則是 外層 Scope 無法取用內層變數，但內層 Scope 可以取用外層變數。JavaScript 也是如此，但 JavaScript 是怎麼查找變數的，才能符合 Lexical Scope 的規則呢？

簡單來講就是：由當下的 Scope 往外層 Scope 查找，一旦找到就停止。

因此，如果一直沒有找到變數的話，JavaScript 就會由當下的 Scope 一路查找到最外層的 Global Scope。

但這個規則會衍生兩個問題：

直到 Global Scope 都沒有找到該變數

第一個問題：如果從當下的 Scope 一路往上找，找到 Global Scope，JavaScript 都沒看到該變數的話怎麼辦？

這時我們要再細分一下情境，現在我們查找這個變數，是為了要 取值 or 賦值 呢？

如果是取值，就會發出 Reference Error：

讓我們來看看範例，如果我們讓 Scope 試圖去取出一個不存在的 notDeclaredVar 變數的值會怎樣？
```
function logNonExist() {
  console.log( notDeclaredVar );		
}
logNonExist();		// Uncaught ReferenceError: notDeclaredVar is not defined
```
Boom！，找不到這個變數！

因此如果是取值卻找不到該變數的話，JavaScript 就會發出 Uncaught ReferenceError: notDeclaredVar is not defined 的錯誤，甚至不需要加上 'use strict'，畢竟要怎麼取出一個不存在變數的值呢？
如果是賦值，就會新建一個變數 or 發出錯誤：

接著下個範例，如果我們讓 Scope 試圖去賦值給一個不存在的 notDeclaredVar 變數會怎樣？
```
function assignToNonExist() {
  notDeclaredVar = 'I am is not Declared';
}
assignToNonExist();
console.log(notDeclaredVar);				// "I am is not Declared"
console.log(window.notDeclaredVar);			// "I am is not Declared"
```
竟然 log 的出來！

因此如果是賦值卻找不到變數的話，JavaScript 就會一路查找到 Global Scope，發現連 Global Scope 都沒有的時候，就會建立一個新的 Global 屬性。

那如果是在 'use strict' 下呢？
```
'use strict';
function assignToNonExist() {
  notDeclaredVar = 'I am is not Declared';	// Uncaught ReferenceError: notDeclaredVar is not defined
}
assignToNonExist();
console.log(notDeclaredVar);
console.log(window.notDeclaredVar);
```
不用等到 console.log 的地方，在賦值給 notDeclaredVar 時就爆掉了。

因此在 'use strict' 下，JavaScript 也是不接受對不存在變數賦值的。

Shadowing ( 遮蔽 )

第二個問題：如果我們同時有兩個同名的變數宣告在不同層的 Scope 會怎樣呢？以下我們將用這個範例來講解 Shadowing ( 遮蔽 )：

var myString = 'hello global';
function testShadowing() {
  var myString = 'hello scope';
  console.log(myString);			//  "hello scope"
}
testShadowing();
console.log(myString);				// "hello global"

首先我們要確定的是外層 myString 與內層 myString 到底是不是同一個變數

在不同 Scope 可以再宣告同名變數，而這變數並不是原本的變數：

讓我們來看看範例，我們在 Global Scope 中宣告了一個 myString 。執行 testShadowing 時，我們又重新宣告了一個 myString，而在 Function 中， myString 的內容會是 "hello scope"。到這裡為止，你可能會認為這樣無法證明他到底是真的又宣告了一個新的 myString 變數又或者我們只是對原來的 myString 賦值而已。讓我們繼續看下去。

當執行完 testShadowing 後，再印出一次 myString，發現他的內容是 "hello global"。按照 JavaScript Call by sharing 的概念來說，如果我們在 var myString = 'hello scope'; 時只是對外層的 myString 賦值的話，那我們在外層 console.log(myString) 時應該也會得到 "hello scope"。因此可以得知，在 testShadowing 內，我們確實是新增了一個新的 myString 變數。

有這個前提後，就可以輪到 Scope 上場了

內層 Scope 中的變數會 Shadow ( 遮蔽 ) 外層變的同名變數

在 testShadowing 中的 myString 是在內層 Scope 宣告的。當我們在 Function 內 console.log(myString) 試圖取內層 myString 的值時， JavaScript Scope 就遵循 由內層 Scope 往外層 Scope 找，找到就停止 的規則，馬上的，找到自己的 Scope 內有一個 myString，就認為已經找到要的變數於是停止查找，並且把值印出來，而外層的 myString 理所當然的就被 Shadow ( 遮蔽 ) 了。

從上面的說明可以知道，因為

JavaScript 可以重複宣告變數
JavaScript Scope 是由內而外查找的

因此才會有 Shadowing 的特性。

注意事項

另外，還有一些注意事項：

屬性存取是藉由屬性存取規則去查找的，這並不是 Scope 的工作，這之後會在 Prototype 篇章中涵蓋。
JavaScript 中，是有方法能夠脫離 Lexical Scope 的，最常見的方法就是 eval。

eval 可以輸入字串，編譯器會在執行時期時把他轉成程式碼，也就是說他脫離了 Lexical Scope 是在編譯時期就決定好 Scope 的概念。

如果要更深入了解 eval，可以參考：https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/eval

實作建議

這邊要提兩點：

雖然有 Shadowing 這個特性，但還是不要重複宣告同名變數

宣告同名變數，會造成語意不清，難以維護。
盡量別用 eval

使用 eval，不但會造成程式碼難以 Debug，也會造成效能低落，因為編譯器無法預先知要執行的程式是甚麼，自然也就無法最佳化 eval 述句與相關程式碼的效能。

小結

JavaScript 中，最常見能產生 Scope 的單位是 Function，而不是區塊。

基本上，JavaScript 的查找規則跟一般的 Lexical Scope是一樣的，但講詳細一點的話就是 由當下的 Scope 往外層 Scope 查找，一旦找到就停止。這個規則有兩個額外需要補充的，就是：

如果直到 Global Scope 都沒有找到該變數
- 如果是要對這個不存在變數取值，就會發出 Reference Error
- 如果是要對這個不存在變數賦值
  - 如果是非嚴格模式，JavaScript 會為你建立一個新的 Global 屬性
  - 如果是嚴格模式，會發出 Reference Error 的錯誤
如果內層 Scope 跟外層 Scope 有同名變數，則外層 Scope 的變數會被 Shadow ( 遮蔽 )

除此之外，還有兩點實作建議：