Марейн Хавербеке - Выразительный JavaScript

• Название: Выразительный JavaScript
• Автор: Марейн Хавербеке
• Жанр: Программирование
• ISBN: 978-1593275846

В процессе чтения вы познакомитесь с основами программирования и, в частности, языка JavaScript, а также выполните несколько небольших проектов. Один из самых интересных проектов — создание своего языка программирования.

---

  }

}

Стек вызовов

Полезным будет присмотреться к тому, как порядок выполнения работает с функциями. Вот простая программа с несколькими вызовами функций:

function greet(who) {

  console.log("Привет, " + who);

}

greet("Семён");

console.log("Покеда");

Обрабатывается она примерно так: вызов greet заставляет проход прыгнуть на начало функции. Он вызывает встроенную функцию console.log, которая перехватывает контроль, делает своё дело и возвращает контроль. Потом он доходит до конца greet, и возвращается к месту, откуда его вызвали. Следующая строчка опять вызывает console.log.

Схематично это можно показать так:

top

   greet

        console.log

   greet

top

   console.log

top

Поскольку функция должна вернуться на то место, откуда её вызвали, компьютер должен запомнить контекст, из которого была вызвана функция. В одном случае, console.log должна вернуться обратно в greet. В другом, она возвращается в конец программы.

Место, где компьютер запоминает контекст, называется стеком. Каждый раз при вызове функции, текущий контекст помещается наверх стека. Когда функция возвращается, она забирает верхний контекст из стека и использует его для продолжения работы.

Хранение стека требует места в памяти. Когда стек слишком сильно разрастается, компьютер прекращает выполнение и выдаёт что-то вроде “stack overflow” или “too much recursion”. Следующий код это демонстрирует – он задаёт компьютеру очень сложный вопрос, который приводит к бесконечным прыжкам между двумя функциями. Точнее, это были бы бесконечные прыжки, если бы у компьютера был бесконечный стек. В реальности стек переполняется.

function chicken() {

  return egg();

}

function egg() {

  return chicken();

}

console.log(chicken() + " came first.");

// → ??

Необязательные аргументы

Следующий код вполне разрешён и выполняется без проблем:

alert("Здрасьте", "Добрый вечер", "Всем привет!");

Официально функция принимает один аргумент. Однако, при таком вызове она не жалуется. Она игнорирует остальные аргументы и показывает «Здрасьте».

JavaScript очень лоялен по поводу количества аргументов, передаваемых функции. Если вы передадите слишком много, лишние будут проигнорированы. Слишком мало – отсутствующим будет назначено значение undefined.

Минус этого подхода в том, что возможно – и даже вероятно – передать функции неправильное количество аргументов, и вам никто на это не пожалуется.

Плюс в том, что вы можете создавать функции, принимающие необязательные аргументы. К примеру, в следующей версии функции power её можно вызывать как с двумя, так и с одним аргументом. В последнем случае экспонента будет равна двум, и функция работает как квадрат.

function power(base, exponent) {

  if (exponent == undefined)

    exponent = 2;

  var result = 1;

  for (var count = 0; count < exponent; count++)

    result *= base;

  return result;

}

console.log(power(4));

// → 16

console.log(power(4, 3));

// → 64

В следующей главе мы увидим, как в теле функции можно узнать точное число переданных ей аргументов. Это полезно, т. к. позволяет создавать функцию, принимающую любое количество аргументов. К примеру, console.log использует это свойство, и выводит все переданные ей аргументы:

console.log("R", 2, "D", 2);

// → R 2 D 2

Замыкания

Возможность использовать вызовы функций как переменные вкупе с тем фактом, что локальные переменные каждый раз при вызове функции создаются заново, приводит нас к интересному вопросу. Что происходит с локальными переменными, когда функция перестаёт работать?

Следующий пример иллюстрирует этот вопрос. В нём объявляется функция wrapValue, которая создаёт локальную переменную. Затем она возвращает функцию, которая читает эту локальную переменную и возвращает её значение.

function wrapValue(n) {

  var localVariable = n;

  return function() { return localVariable; };

}

var wrap1 = wrapValue(1);

var wrap2 = wrapValue(2);

console.log(wrap1());

// → 1

console.log(wrap2());

// → 2

Это допустимо и работает так, как должно – доступ к переменной остаётся. Более того, в одно и то же время могут существовать несколько экземпляров одной и той же переменной, что ещё раз подтверждает тот факт, что с каждым вызовом функции локальные переменные пересоздаются.

Эта возможность работать со ссылкой на какой-то экземпляр локальной переменной называется замыканием. Функция, замыкающая локальные переменные, называется замыкающей. Она не только освобождает вас от забот, связанных с временем жизни переменных, но и позволяет творчески использовать функции.

С небольшим изменением мы превращаем наш пример в функцию, умножающую числа на любое заданное число.

function multiplier(factor) {

  return function(number) {

    return number * factor;

  };

}

var twice = multiplier(2);

console.log(twice(5));

// → 10

Отдельная переменная вроде localVariable из примера с wrapValue уже не нужна. Так как параметр – сам по себе локальная переменная.

Потребуется практика, чтобы начать мыслить подобным образом. Хороший вариант мысленной модели – представлять, что функция замораживает код в своём теле и обёртывает его в упаковку. Когда вы видите return function(...) {...}, представляйте, что это пульт управления куском кода, замороженным для употребления позже.

В нашем примере multiplier возвращает замороженный кусок кода, который мы сохраняем в переменной twice. Последняя строка вызывает функцию, заключённую в переменной, в связи с чем активируется сохранённый код (return number * factor;). У него всё ещё есть доступ к переменной factor, которая определялась при вызове multiplier, к тому же у него есть доступ к аргументу, переданному во время разморозки (5) в качестве числового параметра.

Рекурсия

Функция вполне может вызывать сама себя, если она заботится о том, чтобы не переполнить стек. Такая функция называется рекурсивной. Вот пример альтернативной реализации возведения в степень:

function power(base, exponent) {

  if (exponent == 0)

    return 1;

  else

    return base * power(base, exponent - 1);

}

console.log(power(2, 3));

// → 8

Примерно так математики определяют возведение в степень, и, возможно, это описывает концепцию более элегантно, чем цикл. Функция вызывает себя много раз с разными аргументами для достижения многократного умножения.

Однако, у такой реализации есть проблема – в обычной среде JavaScript она раз в 10 медленнее, чем версия с циклом. Проход по циклу выходит дешевле, чем вызов функции.

Дилемма «скорость против элегантности» довольно интересна. Есть некий промежуток между удобством для человека и удобством для машины. Любую программу можно ускорить, сделав её больше и замысловатее. От программиста требуется находить подходящий баланс.

В случае с первым возведением в степень, неэлегантный цикл довольно прост и понятен. Не имеет смысла заменять его рекурсией. Часто, однако, программы работают с такими сложными концепциями, что хочется уменьшить эффективность путём повышения читаемости.

Основное правило, которое уже не раз повторяли, и с которым я полностью согласен – не беспокойтесь насчёт быстродействия, пока вы точно не уверены, что программа тормозит. Если так, найдите те части, которые работают дольше всех, и меняйте там элегантность на эффективность.

Конечно, мы не должны сразу же полностью игнорировать быстродействие. Во многих случаях, как с возведением в степень, особой простоты от элегантных решений мы не получаем. Иногда опытный программист сразу видит, что простой подход никогда не будет достаточно быстрым.

Я заостряю на этом внимание оттого, что слишком много начинающих программистов хватаются за эффективность даже в мелочах. Результат получается больше, сложнее и часто не без ошибок. Такие программы дольше писать, а работают они часто не сильно быстрее.

Но рекурсия не всегда лишь менее эффективная альтернатива циклам. Некоторые задачи проще решить рекурсией. Чаще всего это обход нескольких веток дерева, каждая из которых может ветвиться.

Вот вам загадка: можно получить бесконечное количество чисел, начиная с числа 1, и потом либо добавляя 5, либо умножая на 3. Как нам написать функцию, которая, получив число, пытается найти последовательность таких сложений и умножений, которые приводят к заданному числу? К примеру, число 13 можно получить, сначала умножив 1 на 3, а затем добавив 5 два раза. А число 15 вообще нельзя так получить.