本文翻译自 https://blog.bitsrc.io/understanding-scope-and-scope-chain-in-javascript-f6637978cf53，作者 Sukhjinder Arora，翻译时有部分删改，标题有修改。

作用域和作用域链是 JavaScript 和很多编程语言的基本概念。这些概念会让很多 JavaScript 开发者感到困惑，但是如果想掌握 JavaScript 它们又是必不可少的。

正确理解这些概念将有助于您编写更好，更有效和更干净的代码。反过来，它将帮助您成为更好的JavaScript开发人员。

因此，在本文中，我将解释什么是作用域和作用域链，以及 JavaScript 引擎如何进行变量查找和这些概念的内部原理。

什么是作用域

JavaScript 中的作用域是指变量的可访问性或可见性。也就是说，程序的哪些部分可以访问该变量，或者该变量在何处可见。

作用域为什么重要？

作用域的主要好处是安全性。也就是说，只能从程序的特定区域访问变量。使用作用域，我们可以避免程序其他部分对变量的意外修改。
作用域还减少了命名冲突。也就是说，我们可以在不同的范围内使用相同的变量名。

作用域类型

JavaScript 中有三种类型的作用域：

全局作用域；
函数作用域；
块作用域；

1. 全局作用域(Global Scope)

不在任何函数或块（一对花括号）内的任何变量都在全局作用域内。可以从程序的任何位置访问全局作用域内的变量。例如：

var greeting = 'Hello World!';
function greet() {
  console.log(greeting);
}
// Prints 'Hello World!'
greet();

2. 局部作用域或者函数作用域

在函数内部声明的变量在局部作用域内。它们只能从该函数内部访问，这意味着它们不能从外部代码访问。例如：

function greet() {
  var greeting = 'Hello World!';
  console.log(greeting);
}
// Prints 'Hello World!'
greet();
// Uncaught ReferenceError: greeting is not defined
console.log(greeting);

3. 块级作用域

ES6 引入了 let 和 const 变量，与 var 变量不同，它们的作用域可以是最接近的花括号对。这意味着，不能从那对花括号之外访问它们。例如：

{
  let greeting = 'Hello World!';
  var lang = 'English';
  console.log(greeting); // Prints 'Hello World!'
}
// Prints 'English'
console.log(lang);
// Uncaught ReferenceError: greeting is not defined
console.log(greeting);

作用域嵌套

就像 JavaScript 中的函数一样，一个作用域可以嵌套在另一个作用域内。例如：

var name = 'Peter';
function greet() {
  var greeting = 'Hello';
  {
    let lang = 'English';
    console.log(`${lang}: ${greeting} ${name}`);
  }
}
greet();

在这里，我们有 3 个作用域相互嵌套。首先，块作用域（由于 let 变量而创建）嵌套在局部作用域或函数作用域内，而后者又嵌套在全局作用域内。

词法作用域

词法作用域（也称为静态作用域）从字面上讲是指作用域是在词法分析时（通常称为编译）而非运行时确定的。例如：

let number = 42;
function printNumber() {
  console.log(number);
}
function log() {
  let number = 54;
  printNumber();
}
// Prints 42
log();

在这里，console.log(number) 总是会打印 42 无论 printNumber() 在何处被调用。这与动态作用域的语言不同，动态作用域语言中 printNumber() 在不同的位置执行将会打印不同的值。

如果上面的代码是用支持动态作用域的语言编写的，console.log(number) 则会打印出来 54。

使用词法作用域，我们可以仅通过查看源代码来确定变量的范围。而使用动态作用域，只有在执行代码后才能确定范围。

大多数编程语言都支持词法或静态作用域，例如 C，C++，Java，JavaScript。Perl 支持静态和动态作用域。

作用域链

在 JavaScript 中使用变量时，JavaScript 引擎将尝试在当前作用域中查找变量的值。如果找不到变量，它将查找外部作用域并继续这样做，直到找到变量或到达全局作用域为止。

如果仍然找不到变量，它将在全局作用域内隐式声明变量（如果不是在严格模式下）或返回错误。

例如：

let foo = 'foo';
function bar() {
  let baz = 'baz';
  // Prints 'baz'
  console.log(baz);
  // Prints 'foo'
  console.log(foo);
  number = 42;
  console.log(number);  // Prints 42
}
bar();

执行 bar() 时，JavaScript 引擎将查找 baz 变量并在当前作用域中找到它。接下来，JavaScript 引擎会在当前作用域中查找 foo 变量，但无法在当前作用域中找到，所以引擎会在外层作用域中查找并找到这个变量。

之后我们给 number 变量赋值 42，JavaScript 引擎会先在当前作用域查找然后在外层作用域继续查找。

如果是在非严格模式下执行代码，引擎将会创建一个新变量 number，并给它赋值 42。如果运行在严格模式中将会报错。

因此，当使用变量时，引擎将遍历作用域链，直到找到该变量为止。

作用域和作用域链是如何工作的？

到目前为止，我们已经讨论了什么是作用域和作用域的类型。接下来我们看看 JavaScript 引擎是如何定义变量的作用域的以及它是如何进行变量查找的。

为了了解 JavaScript 引擎如何执行变量查找，我们必须了解 JavaScript 中的词法环境的概念。

词法环境是什么？

词法环境是用来保存标识符和变量映射关系的地方。标识符是变量或者函数的名字，变量是对实际对象（包括函数对象和数组对象）或者原始值的引用。

简而言之，词法环境是存储变量和对象引用的地方。

注意—不要把词法作用域与词法环境混淆了。词法作用域是在编译时确定的作用域，而词法环境是在程序执行过程中存储变量的地方。

从概念上讲，词法环境如下所示：

lexicalEnvironment = {
  a: 25,
  obj: <ref. to the object>
}

当作用域内的代码执行的时候一个新的词法环境才会被创建。词法环境也有一个指向外部词法环境的引用 outer（外层作用域）。例如：

lexicalEnvironment = {
  a: 25,
  obj: <ref. to the object>
  outer: <outer lexical environemt>
}

JavaScript 引擎如何查找变量？

现在我们知道了作用域，作用域链和词法环境。接下来我们看看 JavaScript 引擎如何使用词法环境来确定作用域和作用域链。

让我们看一下下面的代码片段以了解以上概念。

let greeting = 'Hello';
function greet() {
  let name = 'Peter';
  console.log(greeting + ' ' + name);
}
greet();
{
  let greeting = 'Hello World!'
  console.log(greeting);
}

加载上述脚本后，将创建一个全局词法环境，其中包含在全局作用域内定义的变量和函数。例如：

globalLexicalEnvironment = {
  greeting: 'Hello'
  greet: <ref. to greet function>
  outer: <null>
}

在这里，外部词法环境被设置为 null ，因为全局作用域没有外部作用域。

之后将会执行 greet()。所以将会为 greet() 创建一个新的词法环境。如下：

functionLexicalEnvironment = {
  name: 'Peter'
  outer: <globalLexicalEnvironment>
}

这里把外部词法环境设置为 globalLexicalEnvironment，因为它的外部作用域是全局作用域。

之后，JavaScript 引擎将会执行 console.log(greeting + ' ' + name)。

JavaScript 引擎尝试在函数的词法环境中查找 greeting 和 name 变量，它可以在当前词法环境中找到 name，但是找不到 greeting。

所以它在 greet 函数的外层词法环境（全局词法环境）中查找并找到了 greeting 变量。

接下来 JavaScript 引擎执行代码块内部的代码，引擎给代码块创建了一个新的词法环境。如下：

blockLexicalEnvironment = {
  greeting: 'Hello World',
  outer: <globalLexicalEnvironment>
}

接下来，执行 console.log(greeting) 语句，JavaScript 引擎在当前词法环境中找到 greeting 变量并使用该变量。因此，它不会在变量的外部词法环境（全局词法环境）中查找。

注意— JavaScript 引擎只会为 let const 声明的变量创建词法环境，不会为 var 声明的变量创建。 var 声明的变量会被添加到当前的词法环境（全局或者函数词法环境中）而不是块级词法环境中。

因此，当在程序中使用变量时，JavaScript 引擎将尝试在当前词法环境中查找该变量，如果无法在该词法环境中找到该变量，它将在外部词法环境中查找该变量。这就是 JavaScript 引擎执行变量查找的方式。

总结

简而言之，作用域是一个可见和可访问变量的区域。就像函数一样，JavaScript 中的作用域可以嵌套，并且 JavaScript 引擎遍历作用域链以查找程序中使用的变量。

JavaScript 引擎使用词法作用域，这意味着变量的作用域在编译时确定。JavaScript 引擎使用词法环境在程序执行期间存储变量。

作用域和作用域链是每个 JavaScript 开发人员都应理解的 JavaScript 基本概念。熟悉这些概念将帮助您成为一个更有效率、更优秀的 JavaScript 开发人员。

最后

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