JavaScript 求值策略(Evaluation strategy)

本章，我們將講解在ECMAScript向函數(shù)function傳遞參數(shù)的策略。

計(jì)算機(jī)科學(xué)里對(duì)這種策略一般稱為“evaluation strategy”（大叔注：有的人說翻譯成求值策略，有的人翻譯成賦值策略，通看下面的內(nèi)容，我覺得稱為賦值策略更為恰當(dāng)，anyway，標(biāo)題還是寫成大家容易理解的求值策略吧），例如在編程語(yǔ)言為求值或者計(jì)算表達(dá)式設(shè)置規(guī)則。向函數(shù)傳遞參數(shù)的策略是一個(gè)特殊的case。

http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-8-evaluation-strategy/

寫這篇文章的原因是因?yàn)檎搲嫌腥艘鬁?zhǔn)確解釋一些傳參的策略，我們這里給出了相應(yīng)的定義，希望對(duì)大家有所幫助。

很多程序員都確信在JavaScript中（甚至其它一些語(yǔ)言)，對(duì)象是按引用傳參，而原始值類型按值傳參，此外，很多文章都說到這個(gè)“事實(shí)”，但有多人真正理解這個(gè)術(shù)語(yǔ)，而且又有多少是正確的?我們本篇講逐一講解。

一般理論

需要注意到，在賦值理論里一般有2中賦值策略：嚴(yán)格——意思是說參數(shù)在進(jìn)入程序之前是經(jīng)過計(jì)算過的；非嚴(yán)格——意思是參數(shù)的計(jì)算是根據(jù)計(jì)算要求才去計(jì)算（也就是相當(dāng)于延遲計(jì)算）。

然后，這里我們考慮基本的函數(shù)傳參策略，從ECMAScript出發(fā)點(diǎn)來說是非常重要的。首先需要注意的是，在ECMAScript中（甚至其他的語(yǔ)如，C，JAVA，Python和Ruby中）都使用了嚴(yán)格的參數(shù)傳遞策略。

另外傳遞參數(shù)的計(jì)算順序也是很重要的——在ECMAScript是左到右，而且其它語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的反省順序（從右向做）也是可以用的。

嚴(yán)格的傳參策略也分為幾種子策略，其中最重要的一些策略我們?cè)诒菊略敿?xì)討論。

下面討論的策略不是全部都用在ECMAScript中，所以在討論這些策略的具體行為的時(shí)候，我們使用了偽代碼來展示。

按值傳遞

按值傳遞，很多開發(fā)人員都很了解了，參數(shù)的值是調(diào)用者傳遞的對(duì)象值的拷貝(copy of value），函數(shù)內(nèi)部改變參數(shù)的值不會(huì)影響到外面的對(duì)象（該參數(shù)在外面的值），一般來說，是重新分配了新內(nèi)存(我們不關(guān)注分配內(nèi)存是怎么實(shí)現(xiàn)的——也是是棧也許是動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配），該新內(nèi)存塊的值是外部對(duì)象的拷貝，并且它的值是用到函數(shù)內(nèi)部的。

bar = 10

procedure foo(barArg):
  barArg = 20;
end

foo(bar)

// foo內(nèi)部改變值不會(huì)影響內(nèi)部的bar的值
print(bar) // 10

但是，如果該函數(shù)的參數(shù)不是原始值而是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)對(duì)象是時(shí)候，將帶來很大的性能問題，C++就有這個(gè)問題，將結(jié)構(gòu)作為值傳進(jìn)函數(shù)的時(shí)候——就是完整的拷貝。

我們來給一個(gè)一般的例子，用下面的賦值策略來檢驗(yàn)一下，想想一下一個(gè)函數(shù)接受2個(gè)參數(shù)，第1個(gè)參數(shù)是對(duì)象的值，第2個(gè)是個(gè)布爾型的標(biāo)記，用來標(biāo)記是否完全修改傳入的對(duì)象（給對(duì)象重新賦值），還是只修改該對(duì)象的一些屬性。

// 注：以下都是偽代碼，不是JS實(shí)現(xiàn)
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

procedure foo(barArg, isFullChange):

  if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

foo(bar)

// 按值傳遞，外部的對(duì)象不被改變
print(bar) // {x: 10, y: 20}

// 完全改變對(duì)象（賦新值）
foo(bar, true)

//也沒有改變
print(bar) // {x: 10, y: 20}, 而不是{z: 1, q: 2}

按引用傳遞

另外一個(gè)眾所周知的按引用傳遞接收的不是值拷貝，而是對(duì)象的隱式引用，如該對(duì)象在外部的直接引用地址。函數(shù)內(nèi)部對(duì)參數(shù)的任何改變都是影響該對(duì)象在函數(shù)外部的值，因?yàn)閮烧咭玫氖峭粋€(gè)對(duì)象，也就是說：這時(shí)候參數(shù)就相當(dāng)于外部對(duì)象的一個(gè)別名。

偽代碼：

procedure foo(barArg, isFullChange):

  if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

// 使用和上例相同的對(duì)象
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

// 按引用調(diào)用的結(jié)果如下： 
foo(bar)

// 對(duì)象的屬性值已經(jīng)被改變了
print(bar) // {x: 100, y: 200}

// 重新賦新值也影響到了該對(duì)象
foo(bar, true)

// 此刻該對(duì)象已經(jīng)是一個(gè)新對(duì)象了
print(bar) // {z: 1, q: 2}

該策略可以更有效地傳遞復(fù)雜對(duì)象，例如帶有大批量屬性的大結(jié)構(gòu)對(duì)象。

按共享傳遞（Call by sharing）

上面2個(gè)策略大家都是知道的，但這里要講的一個(gè)策略可能大家不太了解（其實(shí)是學(xué)術(shù)上的策略)。但是，我們很快就會(huì)看到這正是它在ECMAScript中的參數(shù)傳遞戰(zhàn)略中起著關(guān)鍵作用的策略。

這個(gè)策略還有一些代名詞：“按對(duì)象傳遞”或“按對(duì)象共享傳遞”。

該策略是1974年由Barbara Liskov為CLU編程語(yǔ)言提出的。

該策略的要點(diǎn)是：函數(shù)接收的是對(duì)象對(duì)于的拷貝（副本），該引用拷貝和形參以及其值相關(guān)聯(lián)。

這里出現(xiàn)的引用，我們不能稱之為“按引用傳遞”，因?yàn)楹瘮?shù)接收的參數(shù)不是直接的對(duì)象別名，而是該引用地址的拷貝。

最重要的區(qū)別就是：函數(shù)內(nèi)部給參數(shù)重新賦新值不會(huì)影響到外部的對(duì)象（和上例按引用傳遞的case），但是因?yàn)樵搮?shù)是一個(gè)地址拷貝，所以在外面訪問和里面訪問的都是同一個(gè)對(duì)象（例如外部的該對(duì)象不是想按值傳遞一樣完全的拷貝),改變?cè)搮?shù)對(duì)象的屬性值將會(huì)影響到外部的對(duì)象。

procedure foo(barArg, isFullChange):

  if isFullChange:
    barArg = {z: 1, q: 2}
    exit
  end

  barArg.x = 100
  barArg.y = 200

end

//還是使用這個(gè)對(duì)象結(jié)構(gòu)
bar = {
  x: 10,
  y: 20
}

// 按貢獻(xiàn)傳遞會(huì)影響對(duì)象 
foo(bar)

// 對(duì)象的屬性被修改了
print(bar) // {x: 100, y: 200}

// 重新賦值沒有起作用
foo(bar, true)

// 依然是上面的值
print(bar) // {x: 100, y: 200}

這個(gè)處理的假設(shè)前提是大多數(shù)語(yǔ)言里用到的對(duì)象，而不是原始值。

按共享傳遞是按值傳遞的特例

按共享傳遞這個(gè)策略很很多語(yǔ)言里都使用了：Java, ECMAScript, Python, Ruby, Visual Basic等。此外，Python社區(qū)已經(jīng)使用了這個(gè)術(shù)語(yǔ)，至于其他語(yǔ)言也可以用這個(gè)術(shù)語(yǔ)，因?yàn)槠渌拿Q往往會(huì)讓大家感覺到混亂。大多數(shù)情況下，例如在Java，ECMAScript或Visual Basic中，這一策略也稱之為按值傳遞——意味著：特殊值——引用拷貝（副本）。

一方面，它是這樣的——傳遞給函數(shù)內(nèi)部用的參數(shù)僅僅是綁定值（引用地址）的一個(gè)名稱，并不會(huì)影響外部的對(duì)象。

另一方面，如果不深入研究，這些術(shù)語(yǔ)真的被認(rèn)為吃錯(cuò)誤的，因?yàn)楹芏嗾搲荚谡f如何將對(duì)象傳遞給JavaScript函數(shù)）。

一般理論確實(shí)有按值傳遞的說法：但這時(shí)候這個(gè)值就是我們所說的地址拷貝（副本），因此并沒喲破壞規(guī)則。

在Ruby中，這個(gè)策略稱為按引用傳遞。再說一下：它不是按照大結(jié)構(gòu)的拷貝來傳遞（例如，不是按值傳遞),而另一方面，我們沒有處理原始對(duì)象的引用，并且不能修改它；因此，這個(gè)跨術(shù)語(yǔ)的概念可能更會(huì)造成混亂。

理論里沒有像按值傳遞的特殊case一樣來面試按引用傳遞的特殊case。

但依然有必要了解這些策略在上述提到的技術(shù)中（Java, ECMAScript, Python, Ruby, other），實(shí)際上——他們用的策略就是按共享傳遞。

按共享與指針

對(duì)于С/С+ +，這個(gè)策略在思想上和按指針值傳遞是一樣的，但有一個(gè)重要的區(qū)別——該策略可以取消引用指針以及完全改變對(duì)象。但在一般情況下，分配一個(gè)值（地址）指針到新的內(nèi)存塊（即之前引用的內(nèi)存塊保持不變）；通過指針改變對(duì)象屬性的話會(huì)影響阿東外部對(duì)象。

因此，和指針類別，我們可以明顯看到，這是按地址值傳遞。 在這種情況下，按共享傳遞只是“語(yǔ)法糖”，像指針賦值行為一樣（但不能取消引用），或者像引用一樣修改屬性（不需要取消引用操作），有時(shí)候，它可以被命名為“安全指針”。

然而，С/С+ +如果在沒有明顯指針的解引用的情況下，引用對(duì)象屬性的時(shí)候，還具有特殊的語(yǔ)法糖：

obj->x instead of (*obj).x

和C++關(guān)系最為緊密的這種意識(shí)形態(tài)可以從“智能指針”的實(shí)現(xiàn)中看到，例如，在 boost :: shared_ptr里，重載了賦值操作符以及拷貝構(gòu)造函數(shù)，而且還使用了對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器，通過GC刪除對(duì)象。 這種數(shù)據(jù)類型，甚至有類似的名字- 共享_ptr。

ECMAScript實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)在我們知道了ECMAScript中將對(duì)象作為參數(shù)傳遞的策略了——按共享傳遞：修改參數(shù)的屬性將會(huì)影響到外部，而重新賦值將不會(huì)影響到外部對(duì)象。但是，正如我們上面提到的，其中的ECMAScript開發(fā)人員一般都稱之為是：按值傳遞，只不過該值是引用地址的拷貝。

JavaScript發(fā)明人布倫丹·艾希也寫到了：傳遞的是引用的拷貝（地址副本）。所以論壇里大家曾說的按值傳遞，在這種解釋下，也是對(duì)的。

更確切地說，這種行為可以理解為簡(jiǎn)單的賦值，我們可以看到，內(nèi)部是完全不同的對(duì)象，只不過引用的是相同的值——也就是地址副本。

ECMAScript代碼：

var foo = {x: 10, y: 20};
var bar = foo;

alert(bar === foo); // true

bar.x = 100;
bar.y = 200;

alert([foo.x, foo.y]); // [100, 200]

即兩個(gè)標(biāo)識(shí)符（名稱綁定）綁定到內(nèi)存中的同一個(gè)對(duì)象， 共享這個(gè)對(duì)象：

foo value: addr(0xFF) => {x: 100, y: 200} (address 0xFF) <= bar value: addr(0xFF)

而重新賦值分配，綁定是新的對(duì)象標(biāo)識(shí)符（新地址），而不影響已經(jīng)先前綁定的對(duì)象 ：

bar = {z: 1, q: 2};

alert([foo.x, foo.y]); // [100, 200] – 沒改變
alert([bar.z, bar.q]); // [1, 2] – 但現(xiàn)在引用的是新對(duì)象

即現(xiàn)在foo和 bar，有不同的值和不同的地址:

foo value: addr(0xFF) => {x: 100, y: 200} (address 0xFF)
bar value: addr(0xFA) => {z: 1, q: 2} (address 0xFA)

再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，這里所說對(duì)象的值是地址（address），而不是對(duì)象結(jié)構(gòu)本身，將變量賦值給另外一個(gè)變量——是賦值值的引用。因此兩個(gè)變量引用的是同一個(gè)內(nèi)存地址。下一個(gè)賦值卻是新地址，是解析與舊對(duì)象的地址綁定，然后綁定到新對(duì)象的地址上，這就是和按引用傳遞的最重要區(qū)別。

此外，如果只考慮ECMA-262標(biāo)準(zhǔn)所提供的抽象層次，我們?cè)谒惴ɡ锟吹降闹挥小爸怠边@個(gè)概念，實(shí)現(xiàn)傳遞的“值”（可以是原始值，也可以是對(duì)象），但是按照我們上面的定義，也可以完全稱之為“按值傳遞”，因?yàn)橐玫刂芬彩侵怠?/p>

然而，為了避免誤解（為什么外部對(duì)象的屬性可以在函數(shù)內(nèi)部改變），這里依然需要考慮實(shí)現(xiàn)層面的細(xì)節(jié)——我們看到的按共享傳遞，或者換句話講——按安全指針傳遞，而安全指針不可能去解除引用和改變對(duì)象的，但可以去修改該對(duì)象的屬性值。

術(shù)語(yǔ)版本

讓我們來定義ECMAScript中該策略的術(shù)語(yǔ)版本。

可以稱之為“按值傳遞”——這里所說的值是一個(gè)特殊的case，也就是該值是地址副本（address copy）。從這個(gè)層面我們可以說：ECMAScript中除了異常之外的對(duì)象都是按值傳遞的，這實(shí)際上是ECMAScript抽象的層面。

或針對(duì)這種情況下，專門稱之為“按共享傳遞”，通過這個(gè)正好可以看到傳統(tǒng)的按值傳遞和按引用傳遞的區(qū)別，這種情況，可以分成2個(gè)種情況：1：原始值按值傳遞；2：對(duì)象按共享傳遞。

“通過引用類型將對(duì)象到函數(shù)”這句話和ECMAScript無關(guān)，而且它是錯(cuò)誤的。

結(jié)論

我希望這篇文章有助于宏觀上了解更多細(xì)節(jié)，以及在ECMAScript中的實(shí)現(xiàn)。一如既往，如果有任何問題，歡迎討論。

其它參考

• Evaluation strategy
• Call by value
• Call by reference
• Call by sharing