函数的扩展

我们要给函数的参数默认值,我们常常会这么写eg:

function f(arg){
	arg = arg || 'default';
	return arg;
}
f('hello') // hello
f() // default
f(false) // default
function f(arg){
	if(typeof === 'undefined'){
		arg = 'default';
	}
	return arg;
}
f(false) // false
f() // default

这种当然是能确定在后续操作中避免arg的值为undefined的情况,但是,这样也是有问题的,如果需要传递的参数为布尔值false的情况的时候,这时返回的却依然是'default',这就有问题了
ES6中允许直接在函数参数中给定赋值默认值 eg:

function f(arg = 'default'){
	return arg;
}
f('a') // "a"
f() // "default"
f('') // ""

在函数内部不能再次通过let或是const来声明同样名称的变量,因为在同一作用域中不能有相同的let或是const声明的变量,函数参数在有默认值的时候也等同于是用let声明的变量
在给定默认值的情况,同样适用于解构赋值eg:

function f({a, b=2}){
    return a + b;
}
f({a: 1}) // 3
f({}) // NaN 在解构的时候 a 解构失败为undefined,b有默认值为2,则实则为undefined+2 故为NaN
f() // TypeError: Cannot destructure property `a` of 'undefined' or 'null'. 当前a没有默认值

这种方式是通过的对象解构赋值,应通过参数默认值eg:

function f({a, b = 2} = {}){
    return {a, b}
}
f() // {a: undefined, b: 3}

在解构参数默认值时,也可以使用嵌套,双重默认 eg:

//第一次在函数参数内部使用默认值,则可以传递的对象中没有b键,其次在参数值为空对象,说明在传递参数时可以省略该参数
function f(a, {b = 3} = {}){
	return {a, b}
}
f(2)
// {a: 2, b: 3}
f()
// {a: undefined, b: 3}

在使用参数对象解构赋值并设置默认值情况,若调用函数时传递了对象参数,则函数将弃用对象默认等于的对象,而是将使用调用函数时传递的对象来作为解构对象eg:

function f({a,b = 1} = {a: 2}){
	return {a, b}
}
f()
// {a: 2, b: 1}
f({})
// {a: undefined, b: 1}
f({a:3})
// {a: 3, b: 1}
f({b:4})
// {a: undefined, b: 4}


参数默认值一般放在最后一个,否则,调用时,该位置同样的传递参数,只有在传递undefined的情况下,该位置的默认值才会生效
eg:


function f(a = 1, b){
	return {a, b}
}
f()
// {a: 1, b: undefined}
f(,3) // 在只想传递第二个参数,第一个参数使用默认值的时候,这样调用报错
// SyntaxError: Unexpected token ,
f(null, 3) 
// {a: null, b: 3} 内部将使用全等判断传递值是否为undefined,判断成立,则使用给定的默认值
f(undefined, 3)
// {a: 1, b: 3}

在使用默认值后,函数中的length属性表示该函数预期传入的参数个数,将不会将默认值的参数个数计算进去eg:

function f(a){}
f.length // 1
function f(a = 1){}
f.length // 0

在函数的参数中,会存在一个单独的作用域,只对存在初始化时,初始化结束后,该作用域将消失eg:

var x = 1;
function f(x, y = x) {
  return y;
}
f(2) // 2 传递的参数为2,而该函数的第二个参数带有默认值,默认值是第一个参数,故而会有输出
//函数参数作用域与函数内部作用域是不一致的,这将导致参数会在上级寻找变量,eg:
let x = 1;
function f(y = x) {
  let x = 2;
  return y;
}
f() // 1 调用函数没有传递参数,而该函数的参数的默认值设置的为x,此时在初始化是x的值与函数内部的x不在同一作用域,不会取内部的值,只会向上查找
var x = 1; 
function foo(x, y = function() { x = 2; }) 
{ 
  var x = 3; // 此处使用var定义的变量,将会是字该块级作用域下开辟内存空间,若不使用var则该变量为上级作用域变量,即函数参数
  y();
  return x; //该处返回的变量x是当前作用域的x,及当前的块级作用域var = 3;
} 
foo() // 3
x // 1 可以通过参数默认值的情况来规范函数参数必须的情况eg:

function b() {
  throw new Error('该参数必须');
}

function f(a = b()) {
  return b;
}

f() // Error: 该参数必须

rest参数:函数参数,以三点符(...)开头的参数,只能放在参数末尾,可接受多个参数,以数组的形式存在,并且该参数可传可不传eg:


function f(a, ...b){
  console.log(Object.prototype.toString.call(b),Object.prototype.toString.call(arguments))
  return {a, b}
}
f(1,2,3,4) // {a: 1, b: [2,3,4]}
f() // {a: undefined, b: Array(0)}
f(3) // {a: 3, b: Array(0)}

function f(a, ...b){
  console.log(Object.prototype.toString.call(b),Object.prototype.toString.call(arguments))
}
f(1,2,3,4) // [object Array] [object Arguments]

该操作实际上与之前的arguments类似,都是可以取到传递过来的参数与之不同的是: arguments获取到的是所有参数并且类型是Arguments的一个类数组 而rest接收到的是传递的多余参数,并且得到的数据类型是一个真正的数组Array
规定只要函数参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,那么函数内部就不能显式设定为严格模式,否则会报错
箭头函数 箭头函数也是ES6中的又一大亮点eg:
let f = () => {}; 实际上相当于 let f = function(){}
第一个括号,表明可传递参数,后面大括号表示该函数体,注意该箭头函数内部thisthis对象,就是定义时所在的对象,而不是使用时所在的对象,不可以使用arguments对象,该对象在函数体内不存在。如果要用,可以用 rest 参数代替,由于箭头函数不存在this,所以this的指向是固定的,当然也不能通过call、apply、bind来改变它的this指向eg:
let f = a => a;
f(2) // 2;
let f = (a, b) => a + b;
f(1, 2) // 3
let f = () => this;
f() // window

在使用箭头函数需要返回对象的时候,则需要将返回的对象用小括号包括起来或者使用return来返回该对象···········eg:

let f = (a, b)=>({a, b})
f(1, 2) // {a: 1, b: 2}
f = (a, b)=>{
  return {a,b}
}
f(1, 2) // {a: 1, b: 2}
解构eg:
let f = ({a, b}) => a + b;
f({a: 1, b: 2}) // 3
箭头函数用于遍历eg:
[1,2,3].map(i=>{console.log(i)})
//1
//2
//3

箭头函数还可以嵌套eg:
let f = ()=>{return ()=>{return 1;}}
f()() // 1

尾调用 优化代码的一种形式 通常是最后一步调用其他函数eg:

function a(){
  return b()
}

尾调用优化
尾调用之所以与其他调用不同,就在于它的特殊的调用位置。

我们知道,函数调用会在内存形成一个“调用记录”,又称“调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用帧上方,还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束,将结果返回到A,B的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用帧,以此类推。所有的调用帧,就形成一个“调用栈”(call stack)。

尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用帧,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用帧,取代外层函数的调用帧就可以了


function f() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();

// 等同于
function f() {
  return g(3);
}
f();

// 等同于
g(3);

上面代码中,如果函数g不是尾调用,函数f就需要保存内部变量m和n的值、g的调用位置等信息。但由于调用g之后,函数f就结束了,所以执行到最后一步,完全可以删除f(x)的调用帧,只保留g(3)的调用帧。

这就叫做“尾调用优化”(Tail call optimization),即只保留内层函数的调用帧。如果所有函数都是尾调用,那么完全可以做到每次执行时,调用帧只有一项,这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。

注意,只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧,否则就无法进行“尾调用优化”。

function addOne(a){
  var one = 1;
  function inner(b){
    return b + one;
  }
  return inner(a);
} 上面的函数不会进行尾调用优化,因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one。

尾递归
函数调用自身,称为递归。如果尾调用自身,就称为尾递归。

递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百个调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。但对于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误。

function factorial(n) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}
factorial(5) // 120 上面代码是一个阶乘函数,计算n的阶乘,最多需要保存n个调用记录,复杂度 O(n) 。 如果改写成尾递归,只保留一个调用记录,复杂度 O(1) 。
 function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120 还有一个比较著名的例子,就是计算 Fibonacci 数列,也能充分说明尾递归优化的重要性。 非尾递归的 Fibonacci 数列实现如下。
 function Fibonacci (n) {
  if ( n <= 1 ) {return 1};

  return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
}

Fibonacci(10) // 89
Fibonacci(100) // 堆栈溢出
Fibonacci(500) // 堆栈溢出
尾递归优化过的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) {
  if( n <= 1 ) {return ac2};

  return Fibonacci2 (n - 1, ac2, ac1 + ac2);
}

Fibonacci2(100) // 573147844013817200000
Fibonacci2(1000) // 7.0330367711422765e+208
Fibonacci2(10000) // Infinity

由此可见,“尾调用优化”对递归操作意义重大,所以一些函数式编程语言将其写入了语言规格。ES6 是如此,第一次明确规定,所有 ECMAScript 的实现,都必须部署“尾调用优化”。这就是说,ES6 中只要使用尾递归,就不会发生栈溢出,相对节省内存。
递归函数的改写
尾递归的实现,往往需要改写递归函数,确保最后一步只调用自身。做到这一点的方法,就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。比如上面的例子,阶乘函数 factorial 需要用到一个中间变量total,那就把这个中间变量改写成函数的参数。这样做的缺点就是不太直观,第一眼很难看出来,为什么计算5的阶乘,需要传入两个参数5和1?

两个方法可以解决这个问题。方法一是在尾递归函数之外,再提供一个正常形式的函数。

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}

function factorial(n) {
  return tailFactorial(n, 1);
}

factorial(5) // 120

上面代码通过一个正常形式的阶乘函数factorial,调用尾递归函数tailFactorial,看起来就正常多了。 函数式编程有一个概念,叫做柯里化(currying),意思是将多参数的函数转换成单参数的形式。这里也可以使用柯里化。

function currying(fn, n) {
  return function (m) {
    return fn.call(this, m, n);
  };
}

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}

const factorial = currying(tailFactorial, 1);

factorial(5) // 120 

上面代码通过柯里化,将尾递归函数tailFactorial变为只接受一个参数的factorial。
第二种方法就简单多了,就是采用 ES6 的函数默认值。

function factorial(n, total = 1) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5) // 120

上面代码中,参数total有默认值1,所以调用时不用提供这个值。

总结一下,递归本质上是一种循环操作。纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令,所有的循环都用递归实现,这就是为什么尾递归对这些语言极其重要。对于其他支持“尾调用优化”的语言(比如 Lua,ES6),只需要知道循环可以用递归代替,而一旦使用递归,就最好使用尾递归。

尾调优化只在严格模式下才能生效
尾递归优化的实现
尾递归优化只在严格模式下生效,那么正常模式下,或者那些不支持该功能的环境中,有没有办法也使用尾递归优化呢?回答是可以的,就是自己实现尾递归优化。

它的原理非常简单。尾递归之所以需要优化,原因是调用栈太多,造成溢出,那么只要减少调用栈,就不会溢出。怎么做可以减少调用栈呢?就是采用“循环”换掉“递归”。

下面是一个正常的递归函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
} sum(1, 100000) // Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded(…)

上面代码中,sum是一个递归函数,参数x是需要累加的值,参数y控制递归次数。一旦指定sum递归 100000 次,就会报错,提示超出调用栈的最大次数。

蹦床函数(trampoline)可以将递归执行转为循环执行。

function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}

上面就是蹦床函数的一个实现,它接受一个函数f作为参数。只要f执行后返回一个函数,就继续执行。注意,这里是返回一个函数,然后执行该函数,而不是函数里面调用函数,这样就避免了递归执行,从而就消除了调用栈过大的问题。

然后,要做的就是将原来的递归函数,改写为每一步返回另一个函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum.bind(null, x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

上面代码中,sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。

现在,使用蹦床函数执行sum,就不会发生调用栈溢出。

trampoline(sum(1, 100000))
// 100001

蹦床函数并不是真正的尾递归优化,下面的实现才是。


function tco(f) {
  var value;
  var active = false;
  var accumulated = [];

  return function accumulator() {
    accumulated.push(arguments);
    if (!active) {
      active = true;
      while (accumulated.length) {
        value = f.apply(this, accumulated.shift());
      }
      active = false;
      return value;
    }
  };
}

var sum = tco(function(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1)
  }
  else {
    return x
  }
});

sum(1, 100000)
// 100001

上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active。默认情况下,这个变量是不激活的。一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

注释:该部分引用来源于http://es6.ruanyifeng.com/#docs/function

百度已收录
分享