let和const命令

本文介绍ES6新标准中添加的let和const指令。节选自《ESMAScript 6 入门 —— 阮一峰》)

一、let命令

1. 基本用法

let命令用来声明变量，它的用法类似于var，但是所声明的变量，只在let命令所在的代码块内有效。

{
  let a = 10;
  var b = 1;
}

a       // ReferenceError: a is not defined
b       // 1

上面代码块之中，分别用let和var声明了两个变量，然后在代码块之外调用这两个变量，结果let声明的变量报错，var声明的变量返回了正确的值。这表明，let声明的变量只在它所在的代码块有效。

for循环的计数器，就很合适使用let命令。

for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // ...
}

console.log(i);     // ReferenceError: i is not defined

var a = [];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function() {
    console.log(i);
  }
}
a[6];     // 10

上面的代码中，使用var声明的变量i，在全局范围内都有效，所以全局只有一个变量i。每一次循环，变量i的值都会发生改变，而循环内被赋给数组a的函数内部的console.log(i)，里面的i指向的就是全局的i，导致运行时输出的是最后一轮的i的值，也就是10。

如果使用let，声明的变量仅在块级作用域内有效，最后输出的是6。

另外，for循环还有一个特别之处，就是设置循环变量的那部分是一个父作用域，而循环体内部是一个单独的子作用域。

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  let i = 'abc';
  console.log(i);
}
// abc
// abc
// abc

上面代码运行正确，输出了3次abc。这表明函数内部的变量i与循环变量i不在同一个作用域，有各自单独的作用域。

2. 不存在变量提升

var命令会发生“变量提升”现象，即变量可以再声明之前使用，值为undefined。这种现象多多少少是有些奇怪的，按照一般的逻辑，变量应该在声明语句之后才可以使用。

为了纠正这种现象，let命令改变了语法行为，它所声明的变量一定要在声明之后使用，否则报错。

console.log(foo);     // undefined
var foo = 2;

console.log(bar);     // ReferenceError
let bar = 2;

上面代码中，变量foo用var命令声明，会发生变量提升，即脚本开始运行时，变量foo已经存在了，但是没有值，所以会输出undefined。变量bar用let命令声明，不会发生变量提升。这表明在声明它之前，变量bar是不存在的，这时如果用到它，就会抛出一个错误。

3. 暂时性死区

只要块级作用域内存在let命令，它所声明的变量就绑定（binding）这个区域，不再受外部的影响。

var tmp = 123;

if (true) {
  tmp = 'abc';      // ReferenceError
  let tmp;
}

上面代码中，存在全局变量tmp，但是块级作用域内let又声明了一个局部变量tmp，导致后者绑定这个块级作用域，所以在let声明变量前，对tmp赋值会报错。

ES6明确规定，如果区块中存在let和const命令，这个区块对这些命令声明的变量，从一开始就形成了封闭作用域。凡是在声明之前就使用这些变量，就会报错。

总之，在代码块内，使用let命令声明变量之前，该变量都是不可用的。这在语法上，被称为“暂时性死区”（temporal dead zone, TDZ）。

if (true) {
  // TDZ start
  tmp = 'abc';          // ReferenceError
  console.log(tmp);     // ReferenceError

  let tmp;              // TDZ end
  console.log(tmp);     // undefined

  tmp = 123;
  console.log(tmp);     // 123
}

上面代码中，在let命令声明变量tmp之前，都属于变量tmp的“死区”。

“暂时性死区”也意味着typeof不再是一个百分之百安全的操作。

1 2	typeof x; // ReferenceError let x;

上面代码中，变量x使用let命令声明，所以在声明之前，都属于x的“死区”，只要用到该变量就会报错。因此，typeof运行时就会抛出一个ReferenceError。

作为比较，如果一个变量根本没有声明，使用typeof反而不会报错。

1	typeof undeclared_variable; // "undefined"

有些“死区”比较隐蔽，不太容易发现。

function bar(x = y, y = 2) {
  return [x, y];
}

bar();        // ReferenceError

上面代码中，调用bar函数之所以报错，是因为参数x默认值等于另一个参数y，而此时y还没有声明，属于“死区”。如果y的默认值是x，就不会报错，因为此时x已经声明了。

function bar(x = 2, y = x) {
  return [x, y];
}

bar();        // [2, 2]

另外，下面的代码也会报错，与var的行为不同。

// 不报错
var x = x;

// 报错
let x = x;

上面代码报错，也是因为暂时性死区。使用let声明变量时，只要变量在还没有声明完成之前使用，就会报错。

ES6规定暂时性死区和let、const语句不出现变量提升，主要是为了减少运行时错误，防止在变量声明前就使用这个变量，从而导致意料之外的行为。这样的错误在ES5是很常见的，现在有了这种规定，避免此类错误就很容易了。

总之，暂时性死区的本质就是，只要一进入当前作用域，所要使用的变量就已经存在了，但是不可获取，只有等到声明变量的那一行代码出现，才可以获取和使用该变量。

4. 不允许重复声明

let不允许在相同作用域内，重复声明同一个变量。

// 报错
function func() {
  let a = 10;
  var a = 1;
}

// 报错
function func() {
  let a = 10;
  let a = 1;
}

因此，不能在函数内部重新声明参数。

function func(arg) {
  let arg;    // 报错
}

function func(arg) {
  {
    let arg;    // 报错
  }
}

二、块级作用域

1. 为什么需要块级作用域

ES5只有全局作用域和函数作用域，没有块级作用域，这带来很多不合理的场景。

第一种场景，内层变量可能会覆盖外层变量。

var tmp = new Date();

function f() {
  console.log(tmp);
  if (false) {
    var tmp = "hello world";
  }
}

f();        // undefined

上面代码的原意是，if代码块的外部使用外层的tmp变量，内部使用内层的tmp变量。但是，函数f执行后，输出结果为undefined，原因在于变量提升，导致内层的tmp变量覆盖了外层的tmp变量。

第二种场景，用来计数的循环变量泄露为全局变量。

var s = 'hello';

for (var i = 0; i < s.length; i++) {
  console.log(s[i]);
}

console.log(i);       // 5

上面代码中，变量i只能用来控制循环，但是循环结束后，它并没有消失，泄露成了全局变量。

2. ES6的块级作用域

let实际上为JavaScript新增了块级作用域。

function f1() {
  let n = 5;
  if (true) {
    let n = 10;
  }
  console.log(n);     // 5
}

上面的函数有两个代码块，都声明了变量n，运行后输出5。这表示外层代码块不受内层代码块的影响。如果两次都使用var定义变量n，最后输出的值才是10。

ES6允许块级作用域的任意嵌套。

1	{{{{{{let insane = 'hello world'}}}}}};

外层作用域无法读取内层作用域的变量。

{{{{
  {let insane = 'hello world'}
  console.log(insane);        // 报错
}}}}

内层作用域可以定义外层作用域的同名变量。

{{{{
  let insane = 'hello world';
  {let insane = 'hello world'}
}}}}

块级作用域的出现，实际上使得获得广泛应用的立即执行函数表达式（IIFE）不再必要了。

// IIFE写法
(function() {
  var tmp = ...;
  ...
}());

// 块级作用域写法
{
  let tmp = ...;
  ...
}

3. 块级作用域与函数声明

函数能不能在块级作用域之中声明？这是一个相当令人混淆的问题。

ES5规定，函数只能在顶层作用域和函数作用域之中声明，不能在块级作用域声明。

// 情况一
if (true) {
  function f() {}
}

// 情况二
try {
  function f() {}
} catch(e) {

}

上面两种函数声明，根据ES5的规定都是非法的。

但是，浏览器没有遵守这个规定，为了兼容以前的旧代码，还是支持在块级作用域之中声明函数，因此上面两种情况实际都能运行，不会报错。

ES6引入了块级作用域，明确允许在块级作用域之中声明函数。ES6规定，块级作用域之中，函数声明语句的行为类似于let，在块级作用域之外不可引用。

function f() {console.log('I am outside!');}

(function(){
  if (false) {
    function f() {console.log('I am inside!');}
  }

  f();
}())

上面代码在ES5中运行，会得到I am inside!，因为if内声明的函数f会被提升到函数头部，实际运行的代码如下：

// ES5环境
function f() {console.log('I am outside!');}

(function(){
  function f() {console.log('I am inside!');}
  if (false) {}

  f();
}())

ES6就完全不一样了，理论上会得到I am outside!。因为块级作用域内声明的函数类似于let，对作用域之外没有影响。但是，如果真的在ES6浏览器中运行，会报错。

原来，如果改变了块级作用域内声明的函数的处理规则，显然会对老代码产生很大影响。为了减轻因此产生的不兼容问题，ES6在附录B里面规定，浏览器的实现可以不遵守上面的规定，有自己的行为方式。

允许在块级作用域内声明函数
函数声明类似于var，即会提升到全局作用域或函数作用域的头部
同时，函数声明还会提升到所在的块级作用域的头部。

注意，上面三条规则只对ES6的浏览器实现有效，其他环境的实现不用遵守，还是将块级作用域的函数声明当作let处理。

根据这三条规则，在浏览器的ES6环境中，块级作用域内声明的函数，行为类似于var声明的变量。

// 浏览器的ES6环境
function f() {console.log('I am outside!');}

(function (){
  if (false) {
    function f() {console.log('I am inside!');}
  }

  f();
}())
// Uncaught TypeError: f is not a function

上面的代码在ES6的浏览器中，都会报错，因为实际运行的是下面的代码。

// 浏览器的ES6环境
function f() {consoel.log('I am outside!');}

(function() {
  var f = undefined;
  if (false) {
    function f() {console.log('I am inside!');}
  }

  f();
}())
// Uncaught TypeError: f is not a function

考虑到环境导致的行为差异太大，应该避免在块级作用域内声明函数。如果确实需要，也应该写成函数表达式，而不是函数声明语句。

// 函数声明语句
{
  let a = 'secret';
  function f() {
    return a;
  }
}

// 函数表达式
{
  let a = 'secret';
  let f = function () {
    return a;
  }
}

另外，还有一个需要注意的地方。ES6的块级作用域允许声明函数的规则，只在使用大括号的情况下成立，如果没有使用大括号，就会报错。

// 不报错
'use strict';
if (true) {
  function f() {}
}

// 报错
'use strict';
if (true)
  function f() {}

三、const命令

1. 基本用法

const声明一个只读的常量。一旦声明，常量的值就不能改变。

const PI = 3.1415;
PI            // 3.1415

PI = 3;       // TypeError: Assignment to constant variable

const声明的变量不得改变值，这意味着，const一旦声明变量，就必须立即初始化，不能留到以后赋值。

1	const foo; // SyntaxError: Missing initializer in const declaration

const命令声明的常量也是不提升，同样存在暂时性死区，只能在声明的位置后面使用。

if (true) {
  console.log(MAX);   // ReferenceError
  const MAX = 5;
}

const声明的常量，也与let一样不可重复声明。

var message = 'Hello';
let age = 25;

// 以下两行都会报错
const message = 'Goodbye';
const age = 30;

2. 本质

const实际上保证的，并不是变量的值不得改变，而是变量指向的那个内存地址不得改变。对于简单类型的数据（数值、字符串、布尔值），值就保存在变量指向的那个内存地址，因此等同于常量。但对于符合类型的数据（主要是对象和数组），变量指向的内存地址，保存的只是一个指针，const只能保证这个指针是固定的，至于它指向的数据结构是不是可变的，就完全不能控制了。因此，讲一个对象声明为常量必须非常小心。

const foo = {};

// 为foo添加一个属性，可以成功
foo.prop = 123;
foo.prop            // 123

// 将foo指向另一个对象，就会报错
foo = {};           // TypeError: "foo" is read-only

上面代码中，常量foo储存的是一个地址，这个地址指向一个对象。不可变的只是这个地址，即不能把foo指向另一个地址，但对象本身是可变的，所以依然可以为其添加新属性。

const a = [];
a.push('Hello');      // 可执行
a.length = 0;         // 可执行
a = ['Dave'];         // 报错

上面代码中，常量a是一个数组，这个数组本身是可写的，但是如果将另一个数组赋值给a，就会报错。

如果真的想将对象冻结，应该使用Object.freeze方法。

const foo = Object.freeze({});

// 普通模式下，下面一行不起作用
// 严格模式下，下面一行会报错
foo.prop = 123;

除了将对象本身冻结，对象的属性也应该冻结。下面是一个将对象彻底冻结的函数。

var constantize = (obj) => {
  Object.freeze(obj);
  Object.keys(obj).forEach((key, i) => {
    if (typeof obj[key] === 'object') {
      constanize(obj[key]);
    }
  });
};

3. ES6声明变量的六种方法

ES5只有两种声明变量的方法：var命令和function命令。ES6除了添加let和const命令，还增加了两种方法：import和class。所以，ES6一共有6种声明变量的方法。

四、顶层对象的属性

顶层对象，在浏览器环境指的是window对象，在Node指的是global对象。ES5之中，顶层对象的属性与全局变量是等价的。

window.a = 1;
a                 // 1

a = 2;
window.a          // 2

上面代码中，顶层对象的属性赋值与全局变量的赋值，是同一件事。

顶层对象的属性与全局变量挂钩，被认为是JavaScript语言最大的设计败笔之一。这样的设计带来了几个很大的问题，首先是没法在编译时就报出变量未声明的错误，只有运行时才能知道（因为全局变量可能是顶层对象的属性创造的，而属性的创造是动态的）；其次，程序猿很容易不知不觉就创建了全局变量；最后，顶层对象的属性是到处可以读写的，这非常不利于模块化编程。另一方面，window对象有实体含义，指的是浏览器的窗口对象，顶层对象是一个有实体含义的对象，也是不合适的。

ES6为了改变这一点，一方面规定，为了保持兼容性，var命令和function命令声明的全局变量，依旧是顶层对象的属性；另一方面规定，let命令、const命令、class命令声明的全局变量，不属于顶层对象的属性。也就是说，从ES6开始，全局变量将逐步与顶层对象的属性脱钩。

var a = 1;
// 如果在node的repl环境，可以写成global.a
// 或者采用通用方法，写成this.a
window.a      // 1

let b = 1;
window.b      // undefined

上面代码中，全局变量a由var命令声明，所以它是顶层对象的属性；全局变量b由let命令声明，所以它不是顶层对象的属性，返回undefined。

五、global对象

ES5的顶层对象，本身也是一个问题，因为它在各种实现里面是不统一的。

浏览器里面，顶层对象是window，但Node和Web Worker没有window
浏览器和Web Worker里面，self也指向顶层对象，但是Node没有self
Node里面，顶层对象是global，但其他环境都不支持

同一段代码为了能够在各种环境，都能取到顶层对象，现在一般是使用this变量，但是有局限性。

全局环境中，this会返回顶层对象。但是，Node模块和ES6模块中，this返回的是当前模块
函数里面的this，如果函数不是作为对象的方法运行，而是单纯作为函数运行，this会指向顶层对象。但是，严格模式下，这时this会返回undefined
不管是严格模式，还是普通模式，new Function('return this')()，总是会返回全局对象。但是，如果浏览器使用了CSP（Content Security Policy，内容安全政策），那么eval、new Function这些方法都可能无法使用。

综上所述，很难找到一种方法，可以在所有情况下，都取到顶层对象。下面是两种勉强可以使用的方法。

// 方法一
(typeof window !== 'undefined'
  ? window
  : (typeof process === 'object' &&
     typeof require === 'function' &&
     typeof global === 'object')
     ? global
     : this);

// 方法二
var getGlobal = function () {
  if (typeof self !== 'undefined') { return self; }
  if (typeof window !== 'undefined') { return window; }
  if (typeof global !== 'undefined') { return global; }
  throw new Error('unable to locate global object');
}

现在有一个提案，在语言标准的层面，引入global作为顶层对象。也就是说，在所有环境下，global都是存在的，都可以从它拿到顶层对象。

垫片库system.global模拟了这个提案，可以再所有环境拿到global。

// CommonJS的写法
require('system.global/shim')();

// ES6模块的写法
import shim from 'system.global';
shim();

上面代码可以保证各种环境里面，global对象都是存在的。

// CommonJS写法
var global = require('system.global')();

// ES6模块写法
import getGlobal from 'system.global';
const global = getGlobal();

上面代码将顶层对象放入变量global。

参考文献

《ESMAScript 6 入门 —— 阮一峰》

张啸

ES6(1) let和const命令

一、let命令

1. 基本用法

2. 不存在变量提升

3. 暂时性死区

4. 不允许重复声明

二、块级作用域

1. 为什么需要块级作用域

2. ES6的块级作用域

3. 块级作用域与函数声明

三、const命令

1. 基本用法

2. 本质

3. ES6声明变量的六种方法

四、顶层对象的属性

五、global对象

参考文献