闭包 · 廖雪峰 JavaScript Python Git 教程

# 闭包 ## 函数作为返回值高阶函数除了可以接受函数作为参数外，还可以把函数作为结果值返回。我们来实现一个对`Array`的求和。通常情况下，求和的函数是这样定义的： ``` 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，而是在后面的代码中，根据需要再计算怎么办？可以不返回求和的结果，而是返回求和的函数！ ``` function lazy_sum(arr) { var sum = function () { return arr.reduce(function (x, y) { return x + y; }); } return sum; } ``` 当我们调用`lazy_sum()`时，返回的并不是求和结果，而是求和函数： ``` var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum() ``` 调用函数`f`时，才真正计算求和的结果： ``` f(); // 15 ``` 在这个例子中，我们在函数`lazy_sum`中又定义了函数`sum`，并且，内部函数`sum`可以引用外部函数`lazy_sum`的参数和局部变量，当`lazy_sum`返回函数`sum`时，相关参数和变量都保存在返回的函数中，这种称为“闭包（Closure）”的程序结构拥有极大的威力。请再注意一点，当我们调用`lazy_sum()`时，每次调用都会返回一个新的函数，即使传入相同的参数： ``` var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); f1 === f2; // false ``` `f1()`和`f2()`的调用结果互不影响。 ## 闭包注意到返回的函数在其定义内部引用了局部变量`arr`，所以，当一个函数返回了一个函数后，其内部的局部变量还被新函数引用，所以，闭包用起来简单，实现起来可不容易。另一个需要注意的问题是，返回的函数并没有立刻执行，而是直到调用了`f()`才执行。我们来看一个例子： ``` 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，每次循环，都创建了一个新的函数，然后，把创建的3个函数都添加到一个`Array`中返回了。你可能认为调用`f1()`，`f2()`和`f3()`结果应该是`1`，`4`，`9`，但实际结果是： ``` f1(); // 16 f2(); // 16 f3(); // 16 ``` 全部都是`16`！原因就在于返回的函数引用了变量`i`，但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时，它们所引用的变量`i`已经变成了`4`，因此最终结果为`16`。返回闭包时牢记的一点就是：返回函数不要引用任何循环变量，或者后续会发生变化的变量。如果一定要引用循环变量怎么办？方法是再创建一个函数，用该函数的参数绑定循环变量当前的值，无论该循环变量后续如何更改，已绑定到函数参数的值不变： ``` 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 ``` 注意这里用了一个“创建一个匿名函数并立刻执行”的语法： ``` (function (x) { return x * x; })(3); // 9 ``` 理论上讲，创建一个匿名函数并立刻执行可以这么写： ``` function (x) { return x * x } (3); ``` 但是由于JavaScript语法解析的问题，会报SyntaxError错误，因此需要用括号把整个函数定义括起来： ``` (function (x) { return x * x }) (3); ``` 通常，一个立即执行的匿名函数可以把函数体拆开，一般这么写： ``` (function (x) { return x * x; })(3); ``` 说了这么多，难道闭包就是为了返回一个函数然后延迟执行吗？当然不是！闭包有非常强大的功能。举个栗子：在面向对象的程序设计语言里，比如Java和C++，要在对象内部封装一个私有变量，可以用`private`修饰一个成员变量。在没有`class`机制，只有函数的语言里，借助闭包，同样可以封装一个私有变量。我们用JavaScript创建一个计数器： ``` 'use strict'; function create_counter(initial) { var x = initial || 0; return { inc: function () { x += 1; return x; } } } ``` 它用起来像这样： ``` 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 ``` 在返回的对象中，实现了一个闭包，该闭包携带了局部变量`x`，并且，从外部代码根本无法访问到变量`x`。换句话说，闭包就是携带状态的函数，并且它的状态可以完全对外隐藏起来。闭包还可以把多参数的函数变成单参数的函数。例如，要计算xy可以用`Math.pow(x, y)`函数，不过考虑到经常计算x2或x3，我们可以利用闭包创建新的函数`pow2`和`pow3`： ``` function make_pow(n) { return function (x) { return Math.pow(x, n); } } // 创建两个新函数: var pow2 = make_pow(2); var pow3 = make_pow(3); pow2(5); // 25 pow3(7); // 343 ``` ## 脑洞大开很久很久以前，有个叫阿隆佐·邱奇的帅哥，发现只需要用函数，就可以用计算机实现运算，而不需要`0`、`1`、`2`、`3`这些数字和`+`、`-`、`*`、`/`这些符号。 JavaScript支持函数，所以可以用JavaScript用函数来写这些计算。来试试： ``` 'use strict'; // 定义数字0: var zero = function (f) { return function (x) { return x; } }; // 定义数字1: var one = function (f) { return function (x) { return f(x); } }; // 定义加法: function add(n, m) { return function (f) { return function (x) { return m(f)(n(f)(x)); } } } // 计算数字2 = 1 + 1: var two = add(one, one); // 计算数字3 = 1 + 2: var three = add(one, two); // 计算数字5 = 2 + 3: var five = add(two, three); // 你说它是3就是3，你说它是5就是5，你怎么证明？ // 呵呵，看这里: // 给3传一个函数,会打印3次: (three(function () { console.log('print 3 times'); }))(); // 给5传一个函数,会打印5次: (five(function () { console.log('print 5 times'); }))(); // 继续接着玩一会... ```