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闭包

本文于790天之前发表,文中内容可能已经过时

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:

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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!

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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(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:

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(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。举个例子:
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:

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function create_counter(initial) {
var x = initial || 0;
return {
inc: function () {
x += 1;
return x;
}
}
}

它用起来像这样:

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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:

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'use strict';
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);
console.log(pow2(5)); // 25
console.log(pow3(7)); // 343

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