作用域和作用域链

一、作用域

1、什么是作用域

作用域（Scope）是在运行时代码中的某些特定部分中变量、函数和对象的可访问性。

换句话说，作用域决定了代码区块中变量和其他资源的可见性。举个例子：

function outFun2() {
  var inVariable = "内层变量2";
}
outFun2();              // 要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
console.log(inVariable);// Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

上面代码中，变量 inVariable 在全局作用域没有声明，所以在全局作用域下取值会报错。

可以这样理解：作用域就是一个独立的地盘，让变量不会暴露出去，达到隔离变量的效果，避免不同作用域下同名变量的冲突。

ES6 提供了块级作用域，可通过新增命令 let 和 const 来体现。

2、全局作用域和函数作用域

2-1、全局作用域

在代码中任何地方都能访问到的对象拥有全局作用域，一般来说以下几种情形拥有全局作用域：

• 最外层函数和在最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域。

var outVariable = "我是最外层变量"; // 最外层变量

function outFun() {               // 最外层函数
  var inVariable = "内层变量";
  function innerFun() {           // 内层函数
    console.log(inVariable);
  }
  innerFun();
}

console.log(outVariable);         // 我是最外层变量
outFun();                         // 内层变量
console.log(inVariable);          // inVariable is not defined
innerFun();                       // innerFun is not defined

• 所有末定义直接赋值的变量自动声明为拥有全局作用域。

function outFun2() {
  variable = "未定义直接赋值的变量";
  var inVariable2 = "内层变量2";
}

outFun2();                // 要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
console.log(variable);    // 未定义直接赋值的变量
console.log(inVariable2); // inVariable2 is not defined

• 所有 window 对象的属性拥有全局作用域。

一般情况下，window 对象的内置属性都拥有全局作用域，例如 window.name、window.location、window.top 等等。

全局作用域的弊端：容易污染全局命名空间, 引起命名冲突。

// 张三写的代码中
var data = { a: 100 }

// 李四写的代码中
var data = { x: true }

这就是为何 jQuery、Zepto 等库的源码，所有的代码都会放在 (function(){...})() 中。因为放在里面的所有变量，都不会被外泄和暴露，不会污染到外面，不会对其他的库或者 JS 脚本造成影响。这是函数作用域的一个体现。

2-2、函数作用域

函数作用域，是指声明在函数内部的变量，和全局作用域相反，局部作用域一般只在固定的代码片段内可访问到，最常见的例如函数内部。

function doSomething() {
  var blogName = "Leophen Blog";
  function innerSay() {
    alert(blogName);
  }
  innerSay();
}

alert(blogName);  // blogName is not defined
innerSay();       // innerSay is not defined

作用域是分层的，内层作用域可以访问外层作用域的变量，反之则不行。举个例子：

最后输出的结果为 2, 4, 12

• 泡泡 1 是全局作用域，有标识符 foo；
• 泡泡 2 是作用域 foo，有标识符 a、bar、b；
• 泡泡 3 是作用域 bar，仅有标识符 c。

注意：块语句（大括号 {} 中间的语句），如 if 和 switch 条件语句或 for 和 while 循环语句，不像函数，它们不会创建一个新的作用域。在块语句中定义的变量将保留在它们已经存在的作用域中。

if (true) {
  // 条件语句块不会创建一个新作用域，name 仍在全局作用域中
  var name = 'Tim';
}
console.log(name);    // Tim

由于块语句与普通函数的作用域不同，ES6 引入了块级作用域，让变量的生命周期更加可控。

3、块级作用域

块级作用域可通过 ES6 新增命令 let 和 const 来实现，所声明的变量在指定块的作用域外无法被访问。 基本上可以用 let 来代替 var 进行变量声明，使变量的作用域限制在当前代码块中。块级作用域在如下情况被创建：

• 在一个函数内部。
• 在一个代码块（由一对花括号包裹）内部。

块级作用域的特点

• 特点 1：声明变量不会提升到代码块顶部。

let / const 声明不会被提升到当前代码块的顶部，因此你需要手动将 let / const 声明放置到顶部，使变量在整个代码块内部可用。

{
  console.log(a)  // undefined
  var a = 10

  console.log(b)  // b is not defined
  let b = 10

  let c = 10
  console.log(c)  // 10
}
console.log(a)    // 10
console.log(c)    // c is not defined

• 特点 2：禁止重复声明。

如果一个标识符已经在代码块内部被定义，那么在此代码块内使用同一个标识符进行 let 声明就会导致抛出错误，例如：

var count = 30;
let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared

如果在嵌套的作用域内使用 let 声明一个同名的新变量，则不会抛出错误，例如：

var count = 30;
// 不会抛出错误
if (condition) {
  let count = 40;
  // 其他代码
}

• 特点 3：循环中的绑定块作用域的妙用。

for 循环的块级作用域可以把声明的计数器变量限制在循环内，例如：

for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // ...
}
console.log(i);
// ReferenceError: i is not defined

上面代码中，计数器 i 只在 for 循环体内有效，在循环体外引用就会报错。

var a = [];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 10

上面代码中，变量 i 是 var 声明的，在全局范围内都有效，所以全局只有一个变量 i。

每一次循环，变量 i 的值都会发生改变，而循环内被赋给数组 a 函数内部的 console.log(i)，它的 i 指向的就是全局的 i。

也就是说，所有数组 a 的成员里面的 i，指向的都是同一个 i，导致运行时输出的是最后一轮的 i 的值，也就是 10。

如果使用 let，声明的变量仅在块级作用域内有效，最后输出的是 6。

var a = [];
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 6

上面代码中，变量 i 是 let 声明的，当前的 i 只在本轮循环有效，所以每一次循环的 i 其实都是一个新的变量，最后输出的是 6。

如果每一轮循环的变量 i 都是重新声明的，那它怎么知道上一轮循环的值呢？

这是因为 JavaScript 引擎内部会记住上一轮循环的值，初始化本轮的变量 i 时，就在上一轮循环的基础上进行计算。

另外，for 循环还有一个特别之处，就是设置循环变量的那部分是一个父作用域，而循环体内部是一个单独的子作用域。

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  let i = 'abc';
  console.log(i);
}
// abc
// abc
// abc

上面代码正确运行，输出了 3 次 abc，这表明函数内部的变量 i 与循环变量 i 不在同一个作用域，有各自单独的作用域。

二、作用域链

1、自由变量

获取当前作用域没有定义的变量，即自由变量。自由变量的值可向父级作用域中获得。

var a = 100
function fn() {
  var b = 200
  console.log(a) // a 在这里就是一个自由变量
  console.log(b)
}
fn()

上面代码中，console.log(a) 要得到 a 变量，但当前作用域中没有定义 a，此时 a 为一个自由变量。

关于自由变量的取值

函数中自由变量的值会从父作用域中获取，这里的父作用域指的是创建该函数的作用域，而非调用该函数的实时作用域，举个例子：

var x = 10
function fn() {
  console.log(x)
}
function show(f) {
  var x = 20
    (function () {
      f() // 10，而不是 20
    })()
}
show(fn)

在 fn 函数中，获取自由变量 x，要到创建 fn 函数的那个作用域中取，无论 fn 函数将在哪里调用，再举个例子：

var a = 10
function fn() {
  var b = 20
  function bar() {
    console.log(a + b)
  }
  return bar
}

var x = fn()
var b = 200
x()   // 30

上面代码中，执行 x()，即执行 fn() 中的 bar()。

获取 b 的值时，直接在 fn() 的作用域中获取。

获取 a 的值时，试图在 fn() 的作用域中获取，但取不到，于是向创建 fn() 的作用域中寻找。

2、什么是作用域链

在向父作用域寻找自由变量时，如果父级也没有，则会一层一层向上寻找，如果全局作用域还是没找到，就放弃寻找。这种逐层向上级作用域寻找自由变量的过程，就是作用域链（Scope Chain）

var a = 100
function F1() {
  var b = 200
  function F2() {
    var c = 300
    console.log(a) // 自由变量，沿作用域链向父作用域找
    console.log(b) // 自由变量，沿作用域链向父作用域找
    console.log(c) // 本作用域的变量
  }
  F2()
}
F1()

三、作用域与执行上下文的区别

JS 属于解释型语言，其执行分为解释和执行两个阶段，这两个阶段所做的事并不一样：

解释阶段：

• 词法分析。
• 语法分析。
• 作用域规则确定。

执行阶段：

• 创建执行上下文。
• 执行函数代码。
• 垃圾回收。

JS 解释阶段便会确定作用域规则，因此作用域在函数定义时就已经确定了，而不是在函数调用时确定，但执行上下文是函数执行之前创建的。执行上下文最明显的就是 this 的指向是执行时确定的。而作用域访问的变量是编写代码的结构确定的。

作用域和执行上下文的区别：

作用域在定义时由编写代码的结构确定，不会发生改变。而执行上下文在函数执行前创建，不同的调用会产生不同的执行上下文环境，因此执行上下文随时可能改变。