閉包 · 廖雪峰 JavaScript Python Git 教程

# 閉包 ## 函數作為返回值高階函數除了可以接受函數作為參數外，還可以把函數作為結果值返回。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，而是在后面的代碼中，根據需要再計算怎么辦？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，返回的并不是求和結果，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`，并且，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，這種稱為“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后，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，返回的函數并沒有立刻執行，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，然后，把創建的3個函數都添加到一個`Array`中返回了。你可能認為調用`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`！原因就在于返回的函數引用了變量`i`，但它并非立刻執行。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`，因此最終結果為`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，或者后續會發生變化的變量。如果一定要引用循環變量怎么辦？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，無論該循環變量后續如何更改，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 ``` 注意這里用了一個“創建一個匿名函數并立刻執行”的語法： ``` (function (x) { return x * x; })(3); // 9 ``` 理論上講，創建一個匿名函數并立刻執行可以這么寫： ``` function (x) { return x * x } (3); ``` 但是由于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，一般這么寫： ``` (function (x) { return x * x; })(3); ``` 說了這么多，難道閉包就是為了返回一個函數然后延遲執行嗎？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里，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，只有函數的語言里，借助閉包，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`，并且，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，并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`： ``` 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); pow2(5); // 25 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，你怎么證明？ // 呵呵，看這里: // 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'); }))(); // 繼續接著玩一會... ```