函数调用栈，执行上下文及变量对象

1. 前言

在书籍或博客上，我们经常会看到「作用域链」、「闭包」、「变量提升」等概念，说明一个问题 —— 它们很重要。

但很多时候，对于这些概念，看的时候觉得自己已经明白了，可过不了多久，再让你说一说，可能就说不清楚了，之所以会这样，是因为我们对于 JavaScript 这门语言的运行机制不清楚。

我相信搞明白了今天所讲的内容，会对你理解那些知识大有裨益！

2. 函数调用栈（call stack）

2.1 什么是栈？

栈是用来存储数据的一种数据结构，它的特点是后进先出（LIFO）。

与之相对的一种数据结构称为队列，队列的特点是先进先出（FIFO）。

2.2 什么叫函数调用栈?

在 js 中函数的调用也遵照这样一个原则：最先调用的函数先放到调用栈中，假如这个函数内部又调用了别的函数，那么这个内部函数就接着被放入调用栈中，直至不再有函数调用。最先执行完毕的一定是最里面的函数，执行过后弹出调用栈，接着执行上一层函数，直至所有函数执行完，调用栈清空。

举个例子：

function first() {
   console.log('first')
   function second() {
       console.log("second")
   }
   second();
   third();
   // 后续其他语句
}
function third() {
    console.log("third")
}
// 调用 first
first();

在上述代码中，首先调用的是函数 first, 此时 first 进入函数栈，接着在 first 中调用函数 second,second 入栈，当 second 执行完毕后，second 出栈，third 入栈，接着 third 执行完出栈，执行 first 其他代码，直至 first 执行完，调用栈清空。

3. 执行上下文（Execution Context）

3.1 什么是执行上下文？

js 代码在执行时，会首先进入一个执行环境，它会形成一个作用域。这个执行环境，便是执行上下文。

JavaScript 主要主要有三种执行环境：

1. 全局执行环境： 代码开始执行时首先进入的环境。
2. 函数环境：函数调用时，会开始执行函数中的代码。
3. eval：不建议使用，可忽略。

2020 04-01 补充：ES 6 之后有了块级作用域的概念，块级作用域和全局作用域类似，遵循同样的创建和执行过程。

3.2 执行上下文的生命周期

上面讲到 js 代码执行时会生成一个执行上下文。而这个执行上下文有两个周期阶段：

1. 创建阶段。这个阶段会生成变量对象(VO)，建立作用域链以及确定 this 的值。
2. 执行阶段。这个阶段进行变量赋值，函数引用及执行代码。

3.3 什么是执行栈？

因为代码执行都是从全局环境开始的，所以执行栈中最先进入的一定是全局执行上下文，如果执行过程中遇到函数调用，则会进入函数执行上下文。

还是上面的例子，我们看一下执行栈。

4 变量对象

4.1 什么叫变量对象？

变量对象是 js 代码在进入执行上下文时，js 引擎建立的一个对象，用来存放当前执行环境中的变量。

4.2 变量对象(VO)的创建过程

变量对象的创建，是在执行上下文创建阶段，依次经过以下三个过程：

1.为函数的形参赋值。 在进入函数执行上下文时，会首先检查实参个数，接着对实参对象和形参进行赋值，如果传入的实参数量小于形参数量，则会将没有被赋值的形参赋值为 undefined。

// 函数执行上下文
  function bar(a,b,c){
       console.log(a,b,c); // 1 4 undefined
    }
    bar(1,4);
    // 变量对象
    VO = {
        a: 1,
        b: 4,
        c: undefined
    }

2.检查当前环境中的函数声明。 当遇到同名的函数时，后面的会覆盖前面的。

console.log(a); // function a() {console.log('fjdsfs') }
function a() {
    console.log('24');
}
function a() {
  console.log('fjdsfs')
}

在上面的例子中，在执行第一行代码之前，函数声明已经创建完成，后面的对之前的声明进行了覆盖。

3.检查当前环境中的通过变量声明(var)并赋值为undefined。 当遇到同名的函数声明，为了避免函数被赋值为 undefined ,会忽略此声明

console.log(a); // function a() {console.log('fjdsfs') }
console.log(b); // undefined
function a() {
    console.log('24');
}
function a() {
  console.log('fjdsfs');
}
var b = 'bbbbbbbb';
var a = 46;

在上例我们可以看到，在代码执行前，a 仍旧是一个函数，而 b 是 undefined。

而这就是变量提升产生的原因。

4.3 变量对象变为活动对象

执行上下文的第二个阶段，称为执行阶段，在此时，会进行变量赋值，函数引用并执行其他代码，此时，变量对象变为活动对象。

我们还是举上面的例子：

console.log(a); // function a() {console.log('路某人') }
console.log(b); // undefined
function a() {
    console.log('24');
}
function a() {
  console.log('路某人');
}
var b = 'bbbb';
console.log(b); // 'bbbb'
var a = 46; 
console.log(a);  // 46
var  b = 'hahahah';
console.log(b); // 'hahah'

在上面的代码中，代码真正开始执行是从第一行 console.log() 开始的，自这之前，执行上下文与变量对象是这样的：

// 创建过程
EC= {
  VO： {}; // 创建变量对象
  scopeChain: [{VO}]; // 作用域链
  this: window;
}
VO = {
  argument: {...}; // 当前为全局上下文，所以这个属性值是空的
  a: <a reference> // 函数 a  的引用地址
  b: undefiend  // 见上文创建变量对象的第三步
}

根据步骤，首先是 arguments 对象的创建；其次，是检查函数的声明，此时，函数 a 声明了两次，后一次将覆盖前一次；最后，是检查变量的声明，先声明了变量 b，将它赋值为 undefined，接着遇到 a 的声明，由于 a 已经声明为了一个函数，所以，此条声明将会被忽略。

到此，变量对象的创建阶段完成，接下来时执行阶段，我们一步一步来。

1. 执行 console.log(a),我们知道，此时 a 是第二个函数，所以会输出function a() {...}；
2. 执行 console.log(b)，不出我们所料，将会输出 undefined；
3. 执行赋值操作： b = 'bbbb'；
4. 执行 console.log(b) ，此时，b 已经赋值，所以会输出 'bbbb'；
5. 执行赋值操作： a = 46;
6. 执行 console.log(a) ，此时，a 的值变为 46。
7. 执行赋值操作： b = 'hahahah'；
8. 执行 console.log(b)， b 已经被重新赋值，输出 hahahah。

由上面我们可以看到，在执行阶段，变量对象是跟着代码不断变化的，此时，我们把变量对象成为活动对象。

执行到最后一步时，执行上下文变成了这样。

// 执行阶段
EC = {
  VO = {};
  scopeChain: {};
  this: window;
}
 // VO ---- AO
AO = {
  argument: {...};
  a: 46;
  b: 'hahahah';
}

以上，就是变量对象在代码执行前及执行时的变化。

4.3 如何在浏览器中观察变量对象

浏览器的控制台是个好地方，不仅仅是变量对象，像函数调用栈、闭包都可以在里面看的一清二楚，这十分有利用我们理解这些有些抽象的概念。

下面我将使用控制台来一步步观察上面代码执行过程中变量对象的变化。

1. 首先将代码复制到 vscode 并用 chrome 浏览器打开。

建议按装 live-server 插件进行调试，这样我们的更改可以直接在浏览器中自动刷新。

1. 在自己想要观察的地方打个断点

可以看到一开进入全局执行上下文， a 和 b 都在 Global 中。

此时继续执行代码。

可以看到随着代码执行 a 和 b 被赋值，全局环境中的变量对象也在跟着变化。

最后留一道题，给大家作为练手，观察观察执行上下文及变量对象的变化。

console.log(a);
console.log(b);
var a = 4;
function a() {
  console.log('我是a1');
  b(3, 5);
}
var a = function a() {
  console.log('我是a2');
  b(3, 5);
}
var b = function (m, n) {
   console.log(arguments);
   console.log('b')
}
a();