[Node.js] 闭包和高阶函数

原文地址：http://www.moye.me/2014/12/29/closure_higher-order-function/

引子

最近发现一个问题：一部分写JS的人，其实对于函数式编程的概念并不是太了解。如下的代码片断，常常让他们觉得不可思议：

OAuth2Server.prototype.authCodeGrant = function (check) {
  var self = this;

  return function (req, res, next) {
    new AuthCodeGrant(self, req, res, next, check);
  };
};

上述片断来自开源项目node-oauth2-server，这个authCodeGrant原型函数涉及到JS编程中经常用到的两个概念：闭包 和 高阶函数（check变量在这个函数中被闭包，authCodeGrant能返回函数，因此是一个高阶函数。

闭包

闭包就是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在，即使已经离开了创造它的环境也不例外。

如何来理解这个自由变量呢？

自由变量是指在函数中使用的，但既不是函数参数也不是函数的局部变量的变量

什么样的变量是自由变量呢？如下片断中的freeVar对inner()来说就是个自由变量：

function wrapper() {
    var freeVar = 42;
    function inner() {
        return 2 * freeVar;
    }
    return inner;
}

自由变量在闭包生成之前，并不是函数的一部分。在函数被调用时，闭包才会形成，函数将这个自由变量纳入自己的作用域，也就是说，自由变量从此与定义它的容器无关，以函数被调用那一刻为时间点，成为函数Context中的成员。

来看一个困惑前端的示例，循环添加事件：

    <button>第1条记录</button>
    <button>第2条记录</button>
    <button>第3条记录</button>
    <button>第4条记录</button>
    <button>第5条记录</button>
    <button>第6条记录</button>
<script type="text/javascript">
    var buttonst_obj = document.getElementsByTagName("button");
    for (var i = 0, len = buttonst_obj.length; i < len; i++) {
        buttonst_obj[i].onclick = function() {
            alert(i);
        };
    }
</script>

上述片断的结果是：每个Button弹出的都是6。因为没有形成有效的闭包，因为闭包是有延迟求值特性的，所以在函数得到执行时，i === 6。

如果我们将它改成这样，i 做为外层函数的参数而被内层函数闭包，结果也是我们想要的：

var buttonst_obj = document.getElementsByTagName("button");
for (var i = 0, len = buttonst_obj.length; i < len; i++) {
    buttonst_obj[i].onclick = clickEvent(i);
}
function clickEvent(i){
    return function () {
        console.log(i);
    }
}

Why？ 因为这个clickEvent(i) 高阶函数，它将 i 作为自由变量（注意：i 并不是内函数的参数，也不是内函数的一部分）传递，在 click 时闭包已经形成并被传递。

闭包的作用域

虽然自由变量从闭包时起 “将和这个函数一同存在，即使已经离开了创造它的环境也不例外”，但我们必须搞清楚，闭包产生时的作用域，看个例子：

var scope = 'global';
function echo(){
    console.log(scope);
}
function wrapper(){
    var scope = 'inner';
    echo();
}
echo();    // 输出global
wrapper(); // 输出global　　

为什么在wrapper内部的echo()调用，会输出全局scope？因为：echo定义的位置，只能闭包到全局的scope，它的外层作用域就是全局空间，即便是延迟求值也如此。

把这段代码稍加改造，就能看得更清楚：

var scope = 'global';
function echo(){
    console.log(scope);
}
function wrapper(){
    var scope = 'inner';
    function echo(){
        console.log(scope);
    }
    echo();
}
echo();    //输出global
wrapper(); //输出inner

闭包的自由变量来自何处，和它的外层作用域（被定义的位置）也是有关系的。

高阶函数

上述循环事件片断中的 clickEvent(i) 即为一个高阶函数。

高阶函数满足：要么接受一个或多个函数作为输入；要么输出一个函数

为什么会用到高阶函数？粗糙的说，就是为了闭包。

接受函数作为输入的高阶函数

这种高阶函数可作为一种模式的构造器，比如：我有快速排序/堆排序/希尔排序 等若干个排序函数，那么我只需要提供一个高阶函数，就能生成基于这若干种排序函数的排序器：

//排序器
var sortingGenerator = function(sortFunc){
    return function(args){
        var arguments = [].slice.call(args);
        return sortFunc(arguments);
    }
};
//引入排序算法
var heapSort = require('heapSort');
var heapSorter = sortingGenerator(heapSort);
//使用算法
heapSorter(4, 22, 44, 66, 77);

当然，其实这个高阶函数也输出了函数

输出函数的高阶函数

和上例一样，高阶函数输出一个函数也很好理解：先闭包自由变量，根据它在将来调用时产生不一样的输出。

比如，我需要一个函数，既可以算平方，也可以算立方，最好什么方都能算，这时我就需要一个如下片断的高阶函数：

//计算m的N次方
var powerOfN = function(n){
    return function(m){
        var res = 1;
        for(var i = 0; i < n; ++i){
            res *= m;
        }
        return res;
    } ;
};
//按需生成
var powerOf2 = powerOfN(2);
var powerOf3 = powerOfN(3);
//调用传参
console.log(powerOf2(3));
console.log(powerOf3(2));　

小结

通过闭包和高阶函数的组合运用，我们可以提炼出这样一种编程模式：通过分离>=2次的参数传递，以最少的代码实现动态的算法生成器。

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