词法环境（Lexical Environment）

官网定义

官网 ES2020 这样定义词法环境（Lexical Environment）：

A Lexical Environment is a specification type used to define the association of Identifiers to specific variables and functions based upon the lexical nesting structure of ECMAScript code. A Lexical Environment consists of an Environment Record and a possibly null reference to an outer Lexical Environment.

词法环境是一种标准类型（specification type），它基于 ECMAScript 代码的词法嵌套构造，来定义标识符与特定变量和函数的关联关系。词法环境由环境记录（environment record）和可能为空援用（null）的内部词法环境组成。

说的很具体，可是很难了解喃

上面，咱们通过一个 V8 中 JS 的编译过程来更加直观的解释。

V8 中 JS 的编译过程来更加直观的解释

大抵分为三个步骤：

  • 第一步 词法剖析 ：V8 刚拿到执行上下文的时候，会把代码从上到下一行一行的进行分词/词法剖析（Tokenizing/Lexing），例如 var a = 1; ，会被分成 var 、 a 、 1 、 ; 这样的原子符号（(atomic token）。词法剖析=指注销变量申明+函数申明+函数申明的形参。
  • 第二步 语法分析 ：在词法剖析完结后，会做语法分析，引擎将 token 解析成一个形象语法树（AST），在这一步会检测是否有语法错误，如果有则间接报错不再往下执行
var a = 1;console.log(a);a = ;// Uncaught SyntaxError: Unexpected token ;// 代码并没有打印进去 1 ，而是间接报错，阐明在代码执行前进行了词法剖析、语法分析
  • 留神： 词法剖析跟语法分析不是齐全独立的，而是交织运行的。也就是说，并不是等所有的 token 都生成之后，才用语法分析器来解决。个别都是每获得一个 token ，就开始用语法分析器来解决了
  • 第三步 代码生成 ：最初一步就是将 AST 转成计算机能够辨认的机器指令码

在第一步中，咱们看到有词法剖析，它用来注销变量申明、函数申明以及函数申明的形参，后续代码执行的时候就能够晓得要从哪里去获取变量值与函数。这个注销的中央就是词法环境。

词法环境蕴含两局部：

  • 环境记录：存储变量和函数申明的理论地位，真正用来注销变量的中央
  • 对外部环境的援用：意味着它能够拜访其内部词法环境，是作用域链可能连接起来的要害

每个环境能拜访到的标识符汇合，咱们称之为“作用域”。咱们将作用域一层一层嵌套，造成了“作用域链”。

词法环境有两种 类型 :

  • 全局环境：是一个没有外部环境的词法环境，其外部环境援用为 null。领有一个全局对象（window 对象）及其关联的办法和属性（例如数组办法）以及任何用户自定义的全局变量，this 的值指向这个全局对象。
  • 函数环境：用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中，蕴含了arguments 对象。对外部环境的援用能够是全局环境，也能够是蕴含外部函数的内部函数环境。

环境记录 同样有两种类型：

  • 申明性环境记录 ：存储变量、函数和参数。一个函数环境蕴含申明性环境记录。
  • 对象环境记录 ：用于定义在全局执行上下文中呈现的变量和函数的关联。全局环境蕴含对象环境记录。

如果用伪代码的模式示意，词法环境是这样哒：

GlobalExectionContext = {  // 全局执行上下文  LexicalEnvironment: {          // 词法环境    EnvironmentRecord: {           // 环境记录      Type: "Object",                 // 全局环境      // ...      // 标识符绑定在这里     },    outer: <null>                    // 对外部环境的援用  }  }FunctionExectionContext = { // 函数执行上下文  LexicalEnvironment: {        // 词法环境    EnvironmentRecord: {          // 环境记录      Type: "Declarative",         // 函数环境      // ...      // 标识符绑定在这里               // 对外部环境的援用    },    outer: <Global or outer function environment reference>    }  }

例如：

let a = 20;  const b = 30;  var c;function multiply(e, f) {   var g = 20;   return e * f * g;  }c = multiply(20, 30);

对应的执行上下文、词法环境：

GlobalExectionContext = {  ThisBinding: <Global Object>,  LexicalEnvironment: {      EnvironmentRecord: {        Type: "Object",        // 标识符绑定在这里        a: < uninitialized >,        b: < uninitialized >,        multiply: < func >      }      outer: <null>    },  VariableEnvironment: {      EnvironmentRecord: {        Type: "Object",        // 标识符绑定在这里        c: undefined,      }      outer: <null>    }  }FunctionExectionContext = {       ThisBinding: <Global Object>,  LexicalEnvironment: {      EnvironmentRecord: {        Type: "Declarative",        // 标识符绑定在这里        Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},      },      outer: <GlobalLexicalEnvironment>    },  VariableEnvironment: {      EnvironmentRecord: {        Type: "Declarative",        // 标识符绑定在这里        g: undefined      },      outer: <GlobalLexicalEnvironment>    }  }

词法环境与咱们本人写的代码构造绝对应，也就是咱们本人代码写成什么样子，词法环境就是什么样子。词法环境是在代码定义的时候决定的，跟代码在哪里调用没有关系。所以说 JS 采纳的是词法作用域（动态作用域），即它在代码写好之后就被动态决定了它的作用域。

动态作用域 vs 动静作用域

动静作用域是基于栈构造，局部变量与函数参数都存储在栈中，所以，变量的值是由代码运行时以后栈的栈顶执行上下文决定的。而动态作用域是指变量创立时就决定了它的值，源代码的地位决定了变量的值。

var x = 1;function foo() {  var y = x + 1;  return y;}function bar() {  var x = 2;  return foo();}foo(); // 动态作用域: 2; 动静作用域: 2bar(); // 动态作用域: 2; 动静作用域: 3

在此例中，动态作用域与动静作用域的执行构造可能是不统一的，bar 实质上就是执行 foo 函数，如果是动态作用域的话， bar 函数中的变量 x 是在 foo 函数创立的时候就确定了，也就是说变量 x 始终为 1 ，两次输入应该都是 2 。而动静作用域则依据运行时的 x 值而返回不同的后果。

所以说，动静作用域常常会带来不确定性，它不能确定变量的值到底是来自哪个作用域的。

大多数当初程序设计语言都是采纳动态作用域规定，如C/C++、C#、Python、Java、JavaScript等，采纳动静作用域的语言有Emacs Lisp、Common Lisp（兼有动态作用域）、Perl（兼有动态作用域）。C/C++的宏中用到的名字，也是动静作用域。

词法环境与闭包

一个函数和对其四周状态（lexical environment，词法环境）的援用捆绑在一起（或者说函数被援用突围），这样的组合就是闭包（closure）

——MDN

也就是说，闭包是由 函数 以及申明该函数的 词法环境 组合而成的

var x = 1;function foo() {  var y = 2; // 自在变量  function bar() {    var z = 3; //自在变量    return x + y + z;  }  return bar;}var test = foo();test(); // 6

基于咱们对词法环境的了解，上述例子能够形象为如下伪代码：

GlobalEnvironment = {  EnvironmentRecord: {     // 内置标识符    Array: '<func>',    Object: '<func>',    // 等等..    // 自定义标识符    x: 1  },  outer: null};fooEnvironment = {  EnvironmentRecord: {    y: 2,    bar: '<func>'  }  outer: GlobalEnvironment};barEnvironment = {  EnvironmentRecord: {    z: 3  }  outer: fooEnvironment};

后面说过，词法作用域也叫动态作用域，变量在词法阶段确定，也就是定义时确定。尽管在 bar 内调用，但因为 foo 是闭包函数，即便它在本人定义的词法作用域以外的中央执行，它也始终放弃着本人的作用域。所谓闭包函数，即这个函数关闭了它本人的定义时的环境，造成了一个闭包，所以 foo 并不会从 bar 中寻找变量，这就是动态作用域的特点。

为了实现闭包，咱们不能用动静作用域的动静堆栈来存储变量。如果是这样，当函数返回时，变量就必须出栈，而不再存在，这与最后闭包的定义是矛盾的。事实上，外部环境的闭包数据被存在了“堆”中，这样才使得即便函数返回之后外部的变量依然始终存在（即便它的执行上下文也曾经出栈）。

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本文首发自「三分钟学前端」，每天三分钟，进阶一个前端小 tip

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