函数与作用域：作用域与闭包¶

在JavaScript中，理解作用域和闭包是掌握语言核心概念的关键。作用域决定了变量的可见性和生命周期，而闭包则是一种强大的机制，允许函数访问其词法作用域中的变量，即使函数在其词法作用域之外执行。

1. 作用域¶

1.1 什么是作用域？¶

作用域（Scope）是指程序中变量、函数和对象的可访问范围。JavaScript中有两种主要的作用域：

全局作用域：在全局作用域中声明的变量可以在程序的任何地方访问。
局部作用域：在函数内部声明的变量只能在函数内部访问。

1.2 全局作用域与局部作用域¶

// 全局作用域
var globalVar = "I am global";

function myFunction() {
    // 局部作用域
    var localVar = "I am local";
    console.log(globalVar); // 可以访问全局变量
    console.log(localVar);  // 可以访问局部变量
}

myFunction();
console.log(globalVar); // 可以访问全局变量
console.log(localVar);  // 报错：localVar未定义

在上面的代码中，globalVar是全局变量，可以在函数内外访问。而localVar是局部变量，只能在myFunction函数内部访问。

1.3 块级作用域¶

在ES6之前，JavaScript只有函数作用域，没有块级作用域。ES6引入了let和const关键字，使得变量可以在块级作用域中声明。

if (true) {
    var varVariable = "I am var"; // 使用var声明，变量提升到函数作用域
    let letVariable = "I am let"; // 使用let声明，块级作用域
    const constVariable = "I am const"; // 使用const声明，块级作用域
}

console.log(varVariable); // 可以访问
console.log(letVariable); // 报错：letVariable未定义
console.log(constVariable); // 报错：constVariable未定义

在这个例子中，varVariable由于使用var声明，变量提升到最近的函数作用域，因此在if块外仍然可以访问。而letVariable和constVariable由于使用let和const声明，只能在if块内部访问。

2. 闭包¶

2.1 什么是闭包？¶

闭包（Closure）是指函数能够记住并访问其词法作用域中的变量，即使函数在其词法作用域之外执行。闭包是JavaScript中非常强大的特性，常用于创建私有变量、回调函数等。

2.2 闭包的基本示例¶

function outerFunction() {
    var outerVar = "I am outer";

    function innerFunction() {
        console.log(outerVar); // 访问外部函数的变量
    }

    return innerFunction;
}

var closure = outerFunction();
closure(); // 输出: I am outer

在这个例子中，innerFunction是一个闭包，它能够访问outerFunction中的outerVar变量，即使outerFunction已经执行完毕。

2.3 闭包的应用：私有变量¶

闭包常用于创建私有变量，防止外部直接访问和修改。

function createCounter() {
    let count = 0; // 私有变量

    return {
        increment: function() {
            count++;
            console.log(count);
        },
        decrement: function() {
            count--;
            console.log(count);
        }
    };
}

const counter = createCounter();
counter.increment(); // 输出: 1
counter.increment(); // 输出: 2
counter.decrement(); // 输出: 1

在这个例子中，count变量是私有的，只能通过increment和decrement方法来修改和访问。

2.4 闭包的应用：回调函数¶

闭包也常用于回调函数中，特别是在异步编程中。

function delayedGreeting(name) {
    setTimeout(function() {
        console.log("Hello, " + name);
    }, 1000);
}

delayedGreeting("Alice"); // 1秒后输出: Hello, Alice

在这个例子中，setTimeout的回调函数是一个闭包，它能够访问delayedGreeting函数中的name变量。

3. 练习题¶

3.1 简单题¶

编写一个函数createMultiplier，它接受一个数字x，并返回一个函数，该函数接受一个数字y并返回x * y。

function createMultiplier(x) {
    // 你的代码
}

const double = createMultiplier(2);
console.log(double(5)); // 输出: 10

3.2 中等题¶

使用闭包实现一个简单的缓存函数，该函数接受一个函数fn作为参数，并返回一个新的函数，该函数在第一次调用时缓存结果，后续调用直接返回缓存的结果。

function cacheFunction(fn) {
    // 你的代码
}

function expensiveCalculation(x) {
    console.log("Calculating...");
    return x * x;
}

const cachedCalculation = cacheFunction(expensiveCalculation);
console.log(cachedCalculation(5)); // 输出: Calculating... 25
console.log(cachedCalculation(5)); // 输出: 25 (不再计算)

3.3 复杂题¶

使用闭包实现一个简单的模块系统，允许创建多个模块，每个模块都有自己的私有变量和公共方法。

function createModule() {
    // 你的代码
}

const module1 = createModule();
module1.setName("Alice");
console.log(module1.getName()); // 输出: Alice

const module2 = createModule();
module2.setName("Bob");
console.log(module2.getName()); // 输出: Bob

4. 总结¶

作用域决定了变量的可见性和生命周期。JavaScript中有全局作用域和局部作用域，ES6引入了块级作用域。
闭包是函数能够记住并访问其词法作用域中的变量，即使函数在其词法作用域之外执行。闭包常用于创建私有变量、回调函数等。
理解作用域和闭包是掌握JavaScript编程的关键，它们在实际开发中有广泛的应用。

通过本主题的学习，你应该能够理解JavaScript中的作用域和闭包，并能够在实际编程中应用这些概念。