深入理解JavaScript系列（19）：求值策略(Evaluation strategy)详解

引言

本章导读

本章将详细讲解在ECMAScript中向函数传递参数时所采用的策略。

在计算机科学领域，这种机制通常被称为“求值策略”（evaluation strategy）。尽管对于该术语的翻译存在争议——有人译为“求值策略”，也有人译为“赋值策略”——但结合下文内容，将其理解为“求值策略”更符合大众认知，因此标题沿用此说法。它主要规定了编程语言中表达式求值或计算的规则，而函数传参则是这一规则下的一个特例。

原文链接：http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-8-evaluation-strategy/ 撰写本文的初衷源于论坛上用户对于准确解释传参策略的强烈需求。本文提供了相应的定义，旨在帮助读者深入理解这一概念。

许多程序员坚信，在JavaScript（以及其他一些语言）中，对象是按引用传递参数，而原始值类型则是按值传递。此外，许多文章都将此视为“既定事实”。然而，真正理解这一术语含义的人有多少？这些观点又有多少是完全正确的？本篇将逐一剖析这些问题。

一般理论

一般理论

在赋值理论中，通常存在两种赋值策略：严格（strict）与非严格（non-strict）。严格策略意味着参数在进入程序之前已经经过计算；非严格策略则意味着参数的计算是根据具体需求延迟进行的（即延迟计算）。

接下来，我们将关注基本的函数传参策略，这对理解ECMAScript至关重要。首先需要注意的是，ECMAScript（以及C、Java、Python和Ruby等其他语言）均使用了严格的参数传递策略。

此外，参数计算的顺序也非常重要。在ECMAScript中，计算顺序是从左到右，而其他语言实现从左到右或从右到左的顺序也是可行的。

严格的传参策略又细分为几种子策略，本章将详细讨论其中最重要的几种。

下面讨论的策略并非全部应用于ECMAScript，因此在阐述这些策略的具体行为时，我们将使用伪代码进行演示。

按值传递

按值传递

按值传递（Call by value）是许多开发人员所熟悉的机制。在此策略下，传递给函数的是调用者传递的对象值的拷贝（copy of value）。函数内部对参数值的修改不会影响外部的对象（即函数外该参数的值）。通常，这会重新分配新的内存空间（无论是栈内存还是动态内存分配，具体实现方式不在此讨论），新内存块的值是外部对象的拷贝，并在函数内部使用。

bar = 10
 
procedure foo(barArg):
barArg = 20;
end
 
foo(bar)
 
// foo内部改变值不会影响内部的bar的值
print(bar) // 10

然而，如果函数参数不是原始值而是复杂的结构对象，这将带来巨大的性能问题。例如在C++中，将结构体作为值传入函数时，需要进行完整的拷贝。

让我们给出一个通用示例，使用上述赋值策略进行检验。假设有一个函数接受两个参数：第一个参数是对象的值，第二个参数是一个布尔型标记，用于指示是完全修改传入的对象（即重新赋值）还是仅修改该对象的部分属性。

// 注：以下都是伪代码，不是JS实现
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)
 
// 按值传递，外部的对象不被改变
print(bar) // {x: 10, y: 20}
 
// 完全改变对象（赋新值）
foo(bar, true)
 
//也没有改变
print(bar) // {x: 10, y: 20}, 而不是{z: 1, q: 2}

按引用传递

按引用传递

另一种众所周知的策略是按引用传递（Call by reference）。在此策略下，接收的不是值的拷贝，而是对象的隐式引用，即对象在外部直接引用的地址。函数内部对参数的任何修改都会影响函数外部该对象的值，因为两者引用的是同一个对象。也就是说，此时参数相当于外部对象的一个别名。

伪代码：

procedure foo(barArg, isFullChange):
 
if isFullChange:
barArg = {z: 1, q: 2}
exit
end
 
barArg.x = 100
barArg.y = 200
 
end
 
// 使用和上例相同的对象
bar = {
x: 10,
y: 20
}
 
// 按引用调用的结果如下：
foo(bar)
 
// 对象的属性值已经被改变了
print(bar) // {x: 100, y: 200}
 
// 重新赋新值也影响到了该对象
foo(bar, true)
 
// 此刻该对象已经是一个新对象了
print(bar) // {z: 1, q: 2}

该策略可以更有效地传递复杂对象，例如带有大量属性的大结构对象。

按共享传递

按共享传递（Call by sharing） 上述两种策略广为人知，但这里要讨论的策略可能大家不太了解（这更多是一个学术上的概念）。然而，我们很快就会发现，这正是ECMAScript中参数传递策略的关键所在。

该策略还有一些别名：“按对象传递”或“按对象共享传递”。

该策略由Barbara Liskov于1974年为CLU编程语言提出。

该策略的核心要点是：函数接收的是对象引用的拷贝（副本），该引用拷贝与形参及其值相关联。

这里出现的引用，不能称之为“按引用传递”，因为函数接收的参数并非直接的对象别名，而是该引用地址的拷贝。

最重要的区别在于：函数内部给参数重新赋新值不会影响外部对象（这与按引用传递的情况不同），但由于该参数是一个地址拷贝，因此内外访问的是同一个对象（例如，外部对象并非像按值传递那样被完全拷贝）。改变该参数对象的属性值将会影响外部对象。

procedure foo(barArg, isFullChange):
 
if isFullChange:
barArg = {z: 1, q: 2}
exit
end
 
barArg.x = 100
barArg.y = 200
 
end
//还是使用这个对象结构
bar = {
 x: 10,
 y: 20
}
 
// 按贡献传递会影响对象 
foo(bar)
 
// 对象的属性被修改了
print(bar) // {x: 100, y: 200}
 
// 重新赋值没有起作用
foo(bar, true)
 
// 依然是上面的值
print(bar) // {x: 100, y: 200}

这种处理方式的假设前提是大多数语言中使用的对象，而非原始值。

按共享传递是按值传递的特例

按共享传递策略在许多语言中都被使用，包括Java、ECMAScript、Python、Ruby、Visual Basic等。此外，Python社区已经广泛使用这一术语，其他语言也可沿用，因为其他名称往往会引起混淆。在大多数情况下，例如在Java、ECMAScript或Visual Basic中，这一策略也被称为按值传递——意味着传递的是特殊值——引用拷贝（副本）。

一方面，确实如此——传递给函数内部的参数仅仅是绑定值（引用地址）的一个名称，不会影响外部对象。

另一方面，如果不深入研究，这些术语确实容易被误解，因为许多论坛都在讨论如何将对象传递给JavaScript函数。

从一般理论来看，确实有按值传递的说法：但此时这个“值”就是我们所说的地址拷贝（副本），因此并未破坏规则。

在Ruby中，这一策略被称为按引用传递。再说一次：它不是按照大结构的拷贝来传递（即不是按值传递），另一方面，我们没有处理原始对象的引用，并且不能修改它；因此，这种跨术语的概念可能会造成更大的混乱。

理论中并没有像按值传递的特殊case那样来面试按引用传递的特殊case。

但依然有必要了解这些策略在上述提到的技术（Java、ECMAScript、Python、Ruby等）中，实际上——他们使用的策略就是按共享传递。

按共享与指针

对于C/C++，这一策略在思想上与按指针值传递是一样的，但有一个重要区别——该策略可以取消引用指针以及完全改变对象。但在一般情况下，分配一个值（地址）指针到新的内存块（即之前引用的内存块保持不变）；通过指针改变对象属性的话会影响阿东外部对象。

因此，和指针类别，我们可以明显看到，这是按地址值传递。 在这种情况下，按共享传递只是“语法糖”，像指针赋值行为一样（但不能取消引用），或者像引用一样修改属性（不需要取消引用操作），有时候，它可以被命名为“安全指针”。

然而，С/С+ +如果在没有明显指针的解引用的情况下，引用对象属性的时候，还具有特殊的语法糖：

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

和C++关系最为紧密的这种意识形态可以从“智能指针”的实现中看到，例如，在 boost :: shared_ptr里，重载了赋值操作符以及拷贝构造函数，而且还使用了对象的引用计数器，通过GC删除对象。 这种数据类型，甚至有类似的名字- 共享_ptr。

ECMAScript实现

ECMAScript实现

现在我们已经知道了ECMAScript中将对象作为参数传递的策略——按共享传递：修改参数的属性将会影响到外部，而重新赋值将不会影响到外部对象。但是，正如我们上面提到的，其中的ECMAScript开发人员一般都称之为是：按值传递，只不过该值是引用地址的拷贝。

JavaScript发明人布伦丹·艾希也写到了：传递的是引用的拷贝（地址副本）。所以论坛里大家曾说的按值传递，在这种解释下，也是对的。

更确切地说，这种行为可以理解为简单的赋值，我们可以看到，内部是完全不同的对象，只不过引用的是相同的值——也就是地址副本。

ECMAScript代码：

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]

即两个标识符（名称绑定）绑定到内存中的同一个对象， 共享这个对象：

foo value: addr(0xFF) => {x: 100, y: 200} (address 0xFF) <= bar value: addr(0xFF) 而重新赋值分配，绑定是新的对象标识符（新地址），而不影响已经先前绑定的对象 ：

bar = {z: 1, q: 2};
 
alert([foo.x, foo.y]); // [100, 200] – 没改变
alert([bar.z, bar.q]); // [1, 2] – 但现在引用的是新对象

即现在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)

再强调一下，这里所说对象的值是地址（address），而不是对象结构本身，将变量赋值给另外一个变量——是赋值值的引用。因此两个变量引用的是同一个内存地址。下一个赋值却是新地址，是解析与旧对象的地址绑定，然后绑定到新对象的地址上，这就是和按引用传递的最重要区别。

此外，如果只考虑ECMA-262标准所提供的抽象层次，我们在算法里看到的只有“值”这个概念，实现传递的“值”（可以是原始值，也可以是对象），但是按照我们上面的定义，也可以完全称之为“按值传递”，因为引用地址也是值。

然而，为了避免误解（为什么外部对象的属性可以在函数内部改变），这里依然需要考虑实现层面的细节——我们看到的按共享传递，或者换句话讲——按安全指针传递，而安全指针不可能去解除引用和改变对象的，但可以去修改该对象的属性值。

术语版本

术语版本

让我们来定义ECMAScript中该策略的术语版本。

可以称之为“按值传递”——这里所说的值是一个特殊的case，也就是该值是地址副本（address copy）。从这个层面我们可以说：ECMAScript中除了异常之外的对象都是按值传递的，这实际上是ECMAScript抽象的层面。

或针对这种情况下，专门称之为“按共享传递”，通过这个正好可以看到传统的按值传递和按引用传递的区别，这种情况，可以分成2个种情况：1：原始值按值传递；2：对象按共享传递。

“通过引用类型将对象到函数”这句话和ECMAScript无关，而且它是错误的。

结论

结论

我希望这篇文章有助于宏观上了解更多细节，以及在ECMAScript中的实现。一如既往，如果有任何问题，欢迎讨论。