函數作為返回值
高階函數除了可以接受函數作為參數外,還可以把函數作為結果值返回。
我們來實現一個對Array的求和。通常情況下,求和的函數是這樣定義的:
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,而是在后面的代碼中,根據需要再計算怎么辦?可以不返回求和的結果,而是返回求和的函數!
function lazy_sum(arr) { var sum = function () { return arr.reduce(function (x, y) { return x + y; }); } return sum;} 當我們調用lazy_sum()時,返回的并不是求和結果,而是求和函數:
var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()
調用函數f時,才真正計算求和的結果:
f(); // 15
在這個例子中,我們在函數lazy_sum中又定義了函數sum,并且,內部函數sum可以引用外部函數lazy_sum的參數和局部變量,當lazy_sum返回函數sum時,相關參數和變量都保存在返回的函數中,這種稱為“閉包(Closure)”的程序結構擁有極大的威力。
請再注意一點,當我們調用lazy_sum()時,每次調用都會返回一個新的函數,即使傳入相同的參數:
var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);f1 === f2; // false
f1()和f2()的調用結果互不影響。
閉包
注意到返回的函數在其定義內部引用了局部變量arr,所以,當一個函數返回了一個函數后,其內部的局部變量還被新函數引用,所以,閉包用起來簡單,實現起來可不容易。
另一個需要注意的問題是,返回的函數并沒有立刻執行,而是直到調用了f()才執行。我們來看一個例子:
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,每次循環,都創建了一個新的函數,然后,把創建的3個函數都添加到一個Array中返回了。
你可能認為調用f1() ,f2()和f3()結果應該是1,4,9,但實際結果是:
f1(); // 16f2(); // 16f3(); // 16
全部都是16!原因就在于返回的函數引用了變量i,但它并非立刻執行。等到3個函數都返回時,它們所引用的變量i已經變成了4,因此最終結果為16。
返回閉包時牢記的一點就是:返回函數不要引用任何循環變量,或者后續會發生變化的變量。
如果一定要引用循環變量怎么辦?方法是再創建一個函數,用該函數的參數綁定循環變量當前的值,無論該循環變量后續如何更改,已綁定到函數參數的值不變:
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(); // 1f2(); // 4f3(); // 9注意這里用了一個“創建一個匿名函數并立刻執行”的語法:
(function (x) { return x * x;})(3); // 9理論上講,創建一個匿名函數并立刻執行可以這么寫:
function (x) { return x * x } (3);但是由于JavaScript語法解析的問題,會報SyntaxError錯誤,因此需要用括號把整個函數定義括起來:
(function (x) { return x * x }) (3);通常,一個立即執行的匿名函數可以把函數體拆開,一般這么寫:
(function (x) { return x * x;})(3);說了這么多,難道閉包就是為了返回一個函數然后延遲執行嗎?
當然不是!閉包有非常強大的功能。舉個栗子:
在面向對象的程序設計語言里,比如Java和C++,要在對象內部封裝一個私有變量,可以用private修飾一個成員變量。
在沒有class機制,只有函數的語言里,借助閉包,同樣可以封裝一個私有變量。我們用JavaScript創建一個計數器:
'use strict';function create_counter(initial) { var x = initial || 0; return { inc: function () { x += 1; return x; } }}它用起來像這樣:
var c1 = create_counter();c1.inc(); // 1c1.inc(); // 2c1.inc(); // 3var c2 = create_counter(10);c2.inc(); // 11c2.inc(); // 12c2.inc(); // 13
在返回的對象中,實現了一個閉包,該閉包攜帶了局部變量x,并且,從外部代碼根本無法訪問到變量x。換句話說,閉包就是攜帶狀態的函數,并且它的狀態可以完全對外隱藏起來。
閉包還可以把多參數的函數變成單參數的函數。例如,要計算xy可以用Math.pow(x, y)函數,不過考慮到經常計算x2或x3,我們可以利用閉包創建新的函數pow2和pow3:
function make_pow(n) { return function (x) { return Math.pow(x, n); }}// 創建兩個新函數:var pow2 = make_pow(2);var pow3 = make_pow(3);pow2(5); // 25pow3(7); // 343腦洞大開
很久很久以前,有個叫阿隆佐·邱奇的帥哥,發現只需要用函數,就可以用計算機實現運算,而不需要0、1、2、3這些數字和+、-、*、/這些符號。
JavaScript支持函數,所以可以用JavaScript用函數來寫這些計算。來試試:
'use strict';// 定義數字0:var zero = function (f) { return function (x) { return x; }};// 定義數字1:var one = function (f) { return function (x) { return f(x); }};// 定義加法:function add(n, m) { return function (f) { return function (x) { return m(f)(n(f)(x)); } }}
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