函數(shù)作為返回值

高階函數(shù)除了可以接受函數(shù)作為參數(shù)外，還可以把函數(shù)作為結(jié)果值返回。

我們來實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)Array的求和。通常情況下，求和的函數(shù)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(jù)需要再計(jì)算怎么辦？可以不返回求和的結(jié)果，而是返回求和的函數(shù)！

function lazy_sum(arr) {
  var sum = function () {
    return arr.reduce(function (x, y) {
      return x + y;
    });
  }
  return sum;
}

當(dāng)我們調(diào)用lazy_sum()時(shí)，返回的并不是求和結(jié)果，而是求和函數(shù)：

var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()

調(diào)用函數(shù)f時(shí)，才真正計(jì)算求和的結(jié)果：

f(); // 15

在這個(gè)例子中，我們?cè)诤瘮?shù)lazy_sum中又定義了函數(shù)sum，并且，內(nèi)部函數(shù)sum可以引用外部函數(shù)lazy_sum的參數(shù)和局部變量，當(dāng)lazy_sum返回函數(shù)sum時(shí)，相關(guān)參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中，這種稱為“閉包（Closure）”的程序結(jié)構(gòu)擁有極大的威力。

請(qǐng)?jiān)僮⒁庖稽c(diǎn)，當(dāng)我們調(diào)用lazy_sum()時(shí)，每次調(diào)用都會(huì)返回一個(gè)新的函數(shù)，即使傳入相同的參數(shù)：

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(diào)用結(jié)果互不影響。

閉包

注意到返回的函數(shù)在其定義內(nèi)部引用了局部變量arr，所以，當(dāng)一個(gè)函數(shù)返回了一個(gè)函數(shù)后，其內(nèi)部的局部變量還被新函數(shù)引用，所以，閉包用起來簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來可不容易。

另一個(gè)需要注意的問題是，返回的函數(shù)并沒有立刻執(zhí)行，而是直到調(diào)用了f()才執(zhí)行。我們來看一個(gè)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(huán)，都創(chuàng)建了一個(gè)新的函數(shù)，然后，把創(chuàng)建的3個(gè)函數(shù)都添加到一個(gè)Array中返回了。

你可能認(rèn)為調(diào)用f1() ，f2()和f3()結(jié)果應(yīng)該是1，4，9，但實(shí)際結(jié)果是：

f1(); // 16
f2(); // 16
f3(); // 16

全部都是16！原因就在于返回的函數(shù)引用了變量i，但它并非立刻執(zhí)行。等到3個(gè)函數(shù)都返回時(shí)，它們所引用的變量i已經(jīng)變成了4，因此最終結(jié)果為16。

返回閉包時(shí)牢記的一點(diǎn)就是：返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者后續(xù)會(huì)發(fā)生變化的變量。

如果一定要引用循環(huán)變量怎么辦？方法是再創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)，用該函數(shù)的參數(shù)綁定循環(huán)變量當(dāng)前的值，無論該循環(huán)變量后續(xù)如何更改，已綁定到函數(shù)參數(shù)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(); // 1
f2(); // 4
f3(); // 9

注意這里用了一個(gè)“創(chuàng)建一個(gè)匿名函數(shù)并立刻執(zhí)行”的語(yǔ)法：

(function (x) {
  return x * x;
})(3); // 9

理論上講，創(chuàng)建一個(gè)匿名函數(shù)并立刻執(zhí)行可以這么寫：

function (x) { return x * x } (3);

但是由于JavaScript語(yǔ)法解析的問題，會(huì)報(bào)SyntaxError錯(cuò)誤，因此需要用括號(hào)把整個(gè)函數(shù)定義括起來：

(function (x) { return x * x }) (3);

通常，一個(gè)立即執(zhí)行的匿名函數(shù)可以把函數(shù)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(gè)函數(shù)然后延遲執(zhí)行嗎？

當(dāng)然不是！閉包有非常強(qiáng)大的功能。舉個(gè)栗子：

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言里，比如Java和C++，要在對(duì)象內(nèi)部封裝一個(gè)私有變量，可以用private修飾一個(gè)成員變量。

在沒有class機(jī)制，只有函數(shù)的語(yǔ)言里，借助閉包，同樣可以封裝一個(gè)私有變量。我們用JavaScript創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)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(); // 1
c1.inc(); // 2
c1.inc(); // 3

var c2 = create_counter(10);
c2.inc(); // 11
c2.inc(); // 12
c2.inc(); // 13

在返回的對(duì)象中，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(tài)的函數(shù)，并且它的狀態(tài)可以完全對(duì)外隱藏起來。

閉包還可以把多參數(shù)的函數(shù)變成單參數(shù)的函數(shù)。例如，要計(jì)算xy可以用Math.pow(x, y)函數(shù)，不過考慮到經(jīng)常計(jì)算x2或x3，我們可以利用閉包創(chuàng)建新的函數(shù)pow2和pow3：

function make_pow(n) {
  return function (x) {
    return Math.pow(x, n);
  }
}

// 創(chuàng)建兩個(gè)新函數(shù):
var pow2 = make_pow(2);
var pow3 = make_pow(3);

pow2(5); // 25
pow3(7); // 343

腦洞大開

很久很久以前，有個(gè)叫阿隆佐·邱奇的帥哥，發(fā)現(xiàn)只需要用函數(shù)，就可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，而不需要0、1、2、3這些數(shù)字和+、-、*、/這些符號(hào)。

JavaScript支持函數(shù)，所以可以用JavaScript用函數(shù)來寫這些計(jì)算。來試試：

'use strict';

// 定義數(shù)字0:
var zero = function (f) {
  return function (x) {
    return x;
  }
};

// 定義數(shù)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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