面试官问：了解词法环境吗？它和闭包有什么联系？
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2021-04-21 23:19
词法环境（Lexical Environment）
官方定义
官方 ES2020 这样定义词法环境（Lexical Environment）：
A Lexical Environment is a specification type used to define the association of Identifiers to specific variables and functions based upon the lexical nesting structure of ECMAScript code. A Lexical Environment consists of an Environment Record and a possibly null reference to an outer Lexical Environment.
词法环境是一种规范类型（specification type），它基于 ECMAScript 代码的词法嵌套结构，来定义标识符与特定变量和函数的关联关系。词法环境由环境记录（environment record）和可能为空引用（null）的外部词法环境组成。
说的很详细，可是很难理解喃🤔
下面，我们通过一个 V8 中 JS 的编译过程来更加直观的解释。
V8 中 JS 的编译过程来更加直观的解释
大致分为三个步骤：
第一步 词法分析 ：V8 刚拿到执行上下文的时候，会把代码从上到下一行一行的进行分词/词法分析（Tokenizing/Lexing），例如 var a = 1;，会被分成var、a、1、;这样的原子符号（(atomic token）。词法分析=指登记变量声明+函数声明+函数声明的形参。第二步 语法分析 ：在词法分析结束后，会做语法分析，引擎将 token 解析成一个抽象语法树（AST），在这一步会检测是否有语法错误，如果有则直接报错不再往下执行
var a = 1;
console.log(a);
a = ;
// Uncaught SyntaxError: Unexpected token ;
// 代码并没有打印出来 1 ，而是直接报错，说明在代码执行前进行了词法分析、语法分析
注意： 词法分析跟语法分析不是完全独立的，而是交错运行的。也就是说，并不是等所有的 token 都生成之后，才用语法分析器来处理。一般都是每取得一个 token ，就开始用语法分析器来处理了 第三步 代码生成 ：最后一步就是将 AST 转成计算机可以识别的机器指令码
在第一步中，我们看到有词法分析，它用来登记变量声明、函数声明以及函数声明的形参，后续代码执行的时候就可以知道要从哪里去获取变量值与函数。这个登记的地方就是词法环境。
词法环境包含两部分：
环境记录：存储变量和函数声明的实际位置，真正用来登记变量的地方 对外部环境的引用：意味着它可以访问其外部词法环境，是作用域链能够连接起来的关键
每个环境能访问到的标识符集合，我们称之为“作用域”。我们将作用域一层一层嵌套，形成了“作用域链”。
词法环境有两种 类型 :
全局环境：是一个没有外部环境的词法环境，其外部环境引用为 null。拥有一个全局对象（window 对象）及其关联的方法和属性（例如数组方法）以及任何用户自定义的全局变量， this的值指向这个全局对象。函数环境：用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中，包含了 arguments对象。对外部环境的引用可以是全局环境，也可以是包含内部函数的外部函数环境。
环境记录 同样有两种类型：
声明性环境记录 ：存储变量、函数和参数。一个函数环境包含声明性环境记录。 对象环境记录 ：用于定义在全局执行上下文中出现的变量和函数的关联。全局环境包含对象环境记录。
如果用伪代码的形式表示，词法环境是这样哒：
GlobalExectionContext = { // 全局执行上下文
LexicalEnvironment: { // 词法环境
EnvironmentRecord: { // 环境记录
Type: "Object", // 全局环境
// ...
// 标识符绑定在这里
},
outer: <null> // 对外部环境的引用
}
}
FunctionExectionContext = { // 函数执行上下文
LexicalEnvironment: { // 词法环境
EnvironmentRecord: { // 环境记录
Type: "Declarative", // 函数环境
// ...
// 标识符绑定在这里 // 对外部环境的引用
},
outer: <Global or outer function environment reference>
}
}
例如：
let a = 20;
const b = 30;
var c;
function multiply(e, f) {
var g = 20;
return e * f * g;
}
c = multiply(20, 30);
对应的执行上下文、词法环境：
GlobalExectionContext = {
ThisBinding: <Global Object>,
LexicalEnvironment: {
EnvironmentRecord: {
Type: "Object",
// 标识符绑定在这里
a: < uninitialized >,
b: < uninitialized >,
multiply: < func >
}
outer: <null>
},
VariableEnvironment: {
EnvironmentRecord: {
Type: "Object",
// 标识符绑定在这里
c: undefined,
}
outer: <null>
}
}
FunctionExectionContext = {
ThisBinding: <Global Object>,
LexicalEnvironment: {
EnvironmentRecord: {
Type: "Declarative",
// 标识符绑定在这里
Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
},
outer: <GlobalLexicalEnvironment>
},
VariableEnvironment: {
EnvironmentRecord: {
Type: "Declarative",
// 标识符绑定在这里
g: undefined
},
outer: <GlobalLexicalEnvironment>
}
}
词法环境与我们自己写的代码结构相对应，也就是我们自己代码写成什么样子，词法环境就是什么样子。词法环境是在代码定义的时候决定的，跟代码在哪里调用没有关系。所以说 JS 采用的是词法作用域（静态作用域），即它在代码写好之后就被静态决定了它的作用域。
静态作用域 vs 动态作用域
动态作用域是基于栈结构，局部变量与函数参数都存储在栈中，所以，变量的值是由代码运行时当前栈的栈顶执行上下文决定的。而静态作用域是指变量创建时就决定了它的值，源代码的位置决定了变量的值。
var x = 1;
function foo() {
var y = x + 1;
return y;
}
function bar() {
var x = 2;
return foo();
}
foo(); // 静态作用域: 2; 动态作用域: 2
bar(); // 静态作用域: 2; 动态作用域: 3
在此例中，静态作用域与动态作用域的执行结构可能是不一致的，bar 本质上就是执行 foo 函数，如果是静态作用域的话， bar 函数中的变量 x 是在 foo 函数创建的时候就确定了，也就是说变量 x 一直为 1 ，两次输出应该都是 2 。而动态作用域则根据运行时的 x 值而返回不同的结果。
所以说，动态作用域经常会带来不确定性，它不能确定变量的值到底是来自哪个作用域的。
大多数现在程序设计语言都是采用静态作用域规则，如C/C++、C#、Python、Java、JavaScript等，采用动态作用域的语言有Emacs Lisp、Common Lisp（兼有静态作用域）、Perl（兼有静态作用域）。C/C++的宏中用到的名字，也是动态作用域。
词法环境与闭包
一个函数和对其周围状态（lexical environment，词法环境）的引用捆绑在一起（或者说函数被引用包围），这样的组合就是闭包（closure）
——MDN
也就是说，闭包是由 函数 以及声明该函数的 词法环境 组合而成的
var x = 1;
function foo() {
var y = 2; // 自由变量
function bar() {
var z = 3; //自由变量
return x + y + z;
}
return bar;
}
var test = foo();
test(); // 6
基于我们对词法环境的理解，上述例子可以抽象为如下伪代码：
GlobalEnvironment = {
EnvironmentRecord: {
// 内置标识符
Array: '<func>',
Object: '<func>',
// 等等..
// 自定义标识符
x: 1
},
outer: null
};
fooEnvironment = {
EnvironmentRecord: {
y: 2,
bar: '<func>'
}
outer: GlobalEnvironment
};
barEnvironment = {
EnvironmentRecord: {
z: 3
}
outer: fooEnvironment
};
前面说过，词法作用域也叫静态作用域，变量在词法阶段确定，也就是定义时确定。虽然在 bar 内调用，但由于 foo 是闭包函数，即使它在自己定义的词法作用域以外的地方执行，它也一直保持着自己的作用域。所谓闭包函数，即这个函数封闭了它自己的定义时的环境，形成了一个闭包，所以 foo 并不会从 bar 中寻找变量，这就是静态作用域的特点。
为了实现闭包，我们不能用动态作用域的动态堆栈来存储变量。如果是这样，当函数返回时，变量就必须出栈，而不再存在，这与最初闭包的定义是矛盾的。事实上，外部环境的闭包数据被存在了“堆”中，这样才使得即使函数返回之后内部的变量仍然一直存在（即使它的执行上下文也已经出栈）。
来自：https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question