面試官問：能否模擬實現JS的call和apply方法

wuyangnju 發布于2019-08-23 13:48 / 3173人閱讀

摘要：之前寫過兩篇面試官問能否模擬實現的操作符和面試官問能否模擬實現的方法其中模擬方法時是使用的和修改指向。但面試官可能問能否不用和來實現呢。使用模擬實現的瀏覽器環境非嚴格模式方法的屬性是。

之前寫過兩篇《面試官問：能否模擬實現JS的new操作符》和《面試官問：能否模擬實現JS的bind方法》

其中模擬bind方法時是使用的call和apply修改this指向。但面試官可能問：能否不用call和apply來實現呢。意思也就是需要模擬實現call和apply的了。

附上之前寫文章寫過的一段話：已經有很多模擬實現call和apply的文章，為什么自己還要寫一遍呢。學習就好比是座大山，人們沿著不同的路登山，分享著自己看到的風景。你不一定能看到別人看到的風景，體會到別人的心情。只有自己去登山，才能看到不一樣的風景，體會才更加深刻。

先通過MDN認識下call和apply

MDN 文檔：Function.prototype.call()

語法

fun.call(thisArg, arg1, arg2, ...)

thisArg

在fun函數運行時指定的this值。需要注意的是，指定的this值并不一定是該函數執行時真正的this值，如果這個函數處于非嚴格模式下，則指定為null和undefined的this值會自動指向全局對象(瀏覽器中就是window對象)，同時值為原始值(數字，字符串，布爾值)的this會指向該原始值的自動包裝對象。

arg1, arg2, ...

指定的參數列表

返回值

返回值是你調用的方法的返回值，若該方法沒有返回值，則返回undefined。

MDN 文檔：Function.prototype.apply()

func.apply(thisArg, [argsArray])

thisArg

可選的。在 func 函數運行時使用的 this 值。請注意，this可能不是該方法看到的實際值：如果這個函數處于非嚴格模式下，則指定為 null 或 undefined 時會自動替換為指向全局對象，原始值會被包裝。

argsArray

可選的。一個數組或者類數組對象，其中的數組元素將作為多帶帶的參數傳給 func 函數。如果該參數的值為 null 或 undefined，則表示不需要傳入任何參數。從ECMAScript 5 開始可以使用類數組對象。

返回值

調用有指定this值和參數的函數的結果。
直接先看例子1

call 和 apply 的異同

相同點：

1、call和apply的第一個參數thisArg，都是func運行時指定的this。而且，this可能不是該方法看到的實際值：如果這個函數處于非嚴格模式下，則指定為 null 或 undefined 時會自動替換為指向全局對象，原始值會被包裝。

2、都可以只傳遞一個參數。

不同點：apply只接收兩個參數，第二個參數可以是數組也可以是類數組，其實也可以是對象，后續的參數忽略不計。call接收第二個及以后一系列的參數。

看兩個簡單例子1和2**：

// 例子1：瀏覽器環境 非嚴格模式下
var doSth = function(a, b){
    console.log(this);
    console.log([a, b]);
}
doSth.apply(null, [1, 2]); // this是window  // [1, 2]
doSth.apply(0, [1, 2]); // this 是 Number(0) // [1, 2]
doSth.apply(true); // this 是 Boolean(true) // [undefined, undefined]
doSth.call(undefined, 1, 2); // this 是 window // [1, 2]
doSth.call("0", 1, {a: 1}); // this 是 String("0") // [1, {a: 1}]

// 例子2：瀏覽器環境 嚴格模式下
"use strict";
var doSth2 = function(a, b){
    console.log(this);
    console.log([a, b]);
}
doSth2.call(0, 1, 2); // this 是 0 // [1, 2]
doSth2.apply("1"); // this 是 "1" // [undefined, undefined]
doSth2.apply(null, [1, 2]); // this 是 null // [1, 2]

typeof 有7種類型（undefined number string boolean symbol object function），筆者都驗證了一遍：更加驗證了相同點第一點，嚴格模式下，函數的this值就是call和apply的第一個參數thisArg，非嚴格模式下，thisArg值被指定為 null 或 undefined 時this值會自動替換為指向全局對象，原始值則會被自動包裝，也就是new Object()。

重新認識了call和apply會發現：它們作用都是一樣的，改變函數里的this指向為第一個參數thisArg，如果明確有多少參數，那可以用call，不明確則可以使用apply。也就是說完全可以不使用call，而使用apply代替。

也就是說，我們只需要模擬實現apply，call可以根據參數個數都放在一個數組中，給到apply即可。

模擬實現 apply

既然準備模擬實現apply，那先得看看ES5規范。ES5規范英文版，ES5規范中文版。apply的規范下一個就是call的規范，可以點擊打開新標簽頁去查看，這里摘抄一部分。

Function.prototype.apply (thisArg, argArray)

 當以 thisArg 和 argArray 為參數在一個 func 對象上調用 apply 方法，采用如下步驟：1.如果 IsCallable(func) 是 false, 則拋出一個 TypeError 異常。

2.如果 argArray 是 null 或 undefined, 則返回提供 thisArg 作為 this 值并以空參數列表調用 func 的 [[Call]] 內部方法的結果。

3.返回提供 thisArg 作為 this 值并以空參數列表調用 func 的 [[Call]] 內部方法的結果。

4.如果 Type(argArray) 不是 Object, 則拋出一個 TypeError 異常。

5~8 略

9.提供 thisArg 作為 this 值并以 argList 作為參數列表，調用 func 的 [[Call]] 內部方法，返回結果。

apply 方法的 length 屬性是 2。

在外面傳入的 thisArg 值會修改并成為 this 值。thisArg 是 undefined 或 null 時它會被替換成全局對象，所有其他值會被應用 ToObject 并將結果作為 this 值，這是第三版引入的更改。

結合上文和規范，如何將函數里的this指向第一個參數thisArg呢，這是一個問題。
這時候請出例子3：

// 瀏覽器環境 非嚴格模式下
var doSth = function(a, b){
    console.log(this);
    console.log(this.name);
    console.log([a, b]);
}
var student = {
    name: "軒轅Rowboat",
    doSth: doSth,
};
student.doSth(1, 2); // this === student // true // "軒轅Rowboat" // [1, 2]
doSth.apply(student, [1, 2]); // this === student // true // "軒轅Rowboat" // [1, 2]

可以得出結論1：在對象student上加一個函數doSth，再執行這個函數，這個函數里的this就指向了這個對象。那也就是可以在thisArg上新增調用函數，執行后刪除這個函數即可。
知道這些后，我們試著容易實現第一版本：

// 瀏覽器環境 非嚴格模式
function getGlobalObject(){
    return this;
}
Function.prototype.applyFn = function apply(thisArg, argsArray){ // `apply` 方法的 `length` 屬性是 `2`。
    // 1.如果 `IsCallable(func)` 是 `false`, 則拋出一個 `TypeError` 異常。
    if(typeof this !== "function"){
        throw new TypeError(this + " is not a function");
    }

    // 2.如果 argArray 是 null 或 undefined, 則
    // 返回提供 thisArg 作為 this 值并以空參數列表調用 func 的 [[Call]] 內部方法的結果。
    if(typeof argsArray === "undefined" || argsArray === null){
        argsArray = [];
    }
    
    // 3.如果 Type(argArray) 不是 Object, 則拋出一個 TypeError 異常 .
    if(argsArray !== new Object(argsArray)){
        throw new TypeError("CreateListFromArrayLike called on non-object");
    }

    if(typeof thisArg === "undefined" || thisArg === null){
        // 在外面傳入的 thisArg 值會修改并成為 this 值。
        // ES3: thisArg 是 undefined 或 null 時它會被替換成全局對象 瀏覽器里是window
        thisArg = getGlobalObject();
    }

    // ES3: 所有其他值會被應用 ToObject 并將結果作為 this 值，這是第三版引入的更改。
    thisArg = new Object(thisArg);
    var __fn = "__fn";
    thisArg[__fn] = this;
    // 9.提供 thisArg 作為 this 值并以 argList 作為參數列表，調用 func 的 [[Call]] 內部方法，返回結果
    var result = thisArg[__fn](...argsArray);
    delete thisArg[__fn];
    return result;
};

實現第一版后，很容易找出兩個問題：

[ ] 1.__fn 同名覆蓋問題，thisArg對象上有__fn，那就被覆蓋了然后被刪除了。

針對問題1
解決方案一：采用ES6 Sybmol() 獨一無二的。可以本來就是模擬ES3的方法。如果面試官不允許用呢。
解決方案二：自己用Math.random()模擬實現獨一無二的key。面試時可以直接用生成時間戳即可。

// 生成UUID 通用唯一識別碼
// 大概生成 這樣一串 "18efca2d-6e25-42bf-a636-30b8f9f2de09"
function generateUUID(){
    var i, random;
    var uuid = "";
    for (i = 0; i < 32; i++) {
        random = Math.random() * 16 | 0;
        if (i === 8 || i === 12 || i === 16 || i === 20) {
            uuid += "-";
        }
        uuid += (i === 12 ? 4 : (i === 16 ? (random & 3 | 8) : random))
            .toString(16);
    }
    return uuid;
}
// 簡單實現
// "__" + new Date().getTime();

如果這個key萬一這對象中還是有，為了保險起見，可以做一次緩存操作。比如如下代碼：

var student = {
    name: "軒轅Rowboat",
    doSth: "doSth",
};
var originalVal = student.doSth;
var hasOriginalVal = student.hasOwnProperty("doSth");
student.doSth = function(){};
delete student.doSth;
// 如果沒有，`originalVal`則為undefined，直接賦值新增了一個undefined，這是不對的，所以需判斷一下。
if(hasOriginalVal){
    student.doSth = originalVal;
}
console.log("student:", student); // { name: "軒轅Rowboat", doSth: "doSth" }

[ ] 2.使用了ES6擴展符...

解決方案一：采用eval來執行函數。

eval把字符串解析成代碼執行。

MDN 文檔：eval

語法

eval(string)

參數

string

表示JavaScript表達式，語句或一系列語句的字符串。表達式可以包含變量以及已存在對象的屬性。

返回值

執行指定代碼之后的返回值。如果返回值為空，返回undefined

解決方案二：但萬一面試官不允許用eval呢，畢竟eval是魔鬼。可以采用new Function()來生成執行函數。
MDN 文檔：Function

語法

new Function ([arg1[, arg2[, ...argN]],] functionBody)

參數

arg1, arg2, ... argN

被函數使用的參數的名稱必須是合法命名的。參數名稱是一個有效的JavaScript標識符的字符串，或者一個用逗號分隔的有效字符串的列表;例如“×”，“theValue”，或“A，B”。

functionBody

一個含有包括函數定義的JavaScript語句的字符串。

接下來看兩個例子：

簡單例子：
var sum = new Function("a", "b", "return a + b");
console.log(sum(2, 6));

// 稍微復雜點的例子：
var student = {
    name: "軒轅Rowboat",
    doSth: function(argsArray){
        console.log(argsArray);
        console.log(this.name);
    }
};
// var result = student.doSth(["Rowboat", 18]);
// 用new Function()生成函數并執行返回結果
var result = new Function("return arguments[0][arguments[1]](arguments[2][0], arguments[2][1])")(student, "doSth", ["Rowboat", 18]);
// 個數不定
// 所以可以寫一個函數生成函數代碼：
function generateFunctionCode(argsArrayLength){
    var code = "return arguments[0][arguments[1]](";
    for(var i = 0; i < argsArrayLength; i++){
        if(i > 0){
            code += ",";
        }
        code += "arguments[2][" + i + "]";
    }
    code += ")";
    // return arguments[0][arguments[1]](arg1, arg2, arg3...)
    return code;
}

你可能不知道在ES3、ES5中 undefined 是能修改的

可能大部分人不知道。ES5中雖然在全局作用域下不能修改，但在局部作用域中也是能修改的，不信可以復制以下測試代碼在控制臺執行下。雖然一般情況下是不會的去修改它。

function test(){
    var undefined = 3;
    console.log(undefined); // chrome下也是 3
}
test();

所以判斷一個變量a是不是undefined，更嚴謹的方案是typeof a === "undefined"或者a === void 0;
這里面用的是void，void的作用是計算表達式，始終返回undefined，也可以這樣寫void(0)。
更多可以查看韓子遲的這篇文章：為什么用「void 0」代替「undefined」
解決了這幾個問題，比較容易實現如下代碼。

使用 new Function() 模擬實現的apply

// 瀏覽器環境 非嚴格模式
function getGlobalObject(){
    return this;
}
function generateFunctionCode(argsArrayLength){
    var code = "return arguments[0][arguments[1]](";
    for(var i = 0; i < argsArrayLength; i++){
        if(i > 0){
            code += ",";
        }
        code += "arguments[2][" + i + "]";
    }
    code += ")";
    // return arguments[0][arguments[1]](arg1, arg2, arg3...)
    return code;
}
Function.prototype.applyFn = function apply(thisArg, argsArray){ // `apply` 方法的 `length` 屬性是 `2`。
    // 1.如果 `IsCallable(func)` 是 `false`, 則拋出一個 `TypeError` 異常。
    if(typeof this !== "function"){
        throw new TypeError(this + " is not a function");
    }
    // 2.如果 argArray 是 null 或 undefined, 則
    // 返回提供 thisArg 作為 this 值并以空參數列表調用 func 的 [[Call]] 內部方法的結果。
    if(typeof argsArray === "undefined" || argsArray === null){
        argsArray = [];
    }
    // 3.如果 Type(argArray) 不是 Object, 則拋出一個 TypeError 異常 .
    if(argsArray !== new Object(argsArray)){
        throw new TypeError("CreateListFromArrayLike called on non-object");
    }
    if(typeof thisArg === "undefined" || thisArg === null){
        // 在外面傳入的 thisArg 值會修改并成為 this 值。
        // ES3: thisArg 是 undefined 或 null 時它會被替換成全局對象 瀏覽器里是window
        thisArg = getGlobalObject();
    }
    // ES3: 所有其他值會被應用 ToObject 并將結果作為 this 值，這是第三版引入的更改。
    thisArg = new Object(thisArg);
    var __fn = "__" + new Date().getTime();
    // 萬一還是有 先存儲一份，刪除后，再恢復該值
    var originalVal = thisArg[__fn];
    // 是否有原始值
    var hasOriginalVal = thisArg.hasOwnProperty(__fn);
    thisArg[__fn] = this;
    // 9.提供 `thisArg` 作為 `this` 值并以 `argList` 作為參數列表，調用 `func` 的 `[[Call]]` 內部方法，返回結果。
    // ES6版
    // var result = thisArg[__fn](...args);
    var code = generateFunctionCode(argsArray.length);
    var result = (new Function(code))(thisArg, __fn, argsArray);
    delete thisArg[__fn];
    if(hasOriginalVal){
        thisArg[__fn] = originalVal;
    }
    return result;
};

利用模擬實現的apply模擬實現call

Function.prototype.callFn = function call(thisArg){
    var argsArray = [];
    var argumentsLength = arguments.length;
    for(var i = 0; i < argumentsLength - 1; i++){
        // argsArray.push(arguments[i + 1]);
        argsArray[i] = arguments[i + 1];
    }
    console.log("argsArray:", argsArray);
    return this.applyFn(thisArg, argsArray);
}
// 測試例子
var doSth = function (name, age){
    var type = Object.prototype.toString.call(this);
    console.log(typeof doSth);
    console.log(this === firstArg);
    console.log("type:", type);
    console.log("this:", this);
    console.log("args:", [name, age], arguments);
    return "this--";
};

var name = "window";

var student = {
    name: "軒轅Rowboat",
    age: 18,
    doSth: "doSth",
    __fn: "doSth",
};
var firstArg = student;
var result = doSth.applyFn(firstArg, [1, {name: "Rowboat"}]);
var result2 = doSth.callFn(firstArg, 1, {name: "Rowboat"});
console.log("result:", result);
console.log("result2:", result2);

細心的你會發現注釋了這一句argsArray.push(arguments[i + 1]);，事實上push方法，內部也有一層循環。所以理論上不使用push性能會更好些。面試官也可能根據這點來問時間復雜度和空間復雜度的問題。

// 看看V8引擎中的具體實現：
function ArrayPush() {
    var n = TO_UINT32( this.length );    // 被push的對象的length
    var m = %_ArgumentsLength();     // push的參數個數
    for (var i = 0; i < m; i++) {
        this[ i + n ] = %_Arguments( i );   // 復制元素     (1)
    }
    this.length = n + m;      // 修正length屬性的值    (2)
    return this.length;
};

行文至此，就基本結束了，你可能還發現就是寫的非嚴格模式下，thisArg原始值會包裝成對象，添加函數并執行，再刪除。而嚴格模式下還是原始值這個沒有實現，而且萬一這個對象是凍結對象呢，Object.freeze({})，是無法在這個對象上添加屬性的。所以這個方法只能算是非嚴格模式下的簡版實現。最后來總結一下。

總結

通過MDN認識call和apply，閱讀ES5規范，到模擬實現apply，再實現call。

就是使用在對象上添加調用apply的函數執行，這時的調用函數的this就指向了這個thisArg，再返回結果。引出了ES6 Symbol，ES6的擴展符...、eval、new Function()，嚴格模式等。

事實上，現實業務場景不需要去模擬實現call和apply,畢竟是ES3就提供的方法。但面試官可以通過這個面試題考察候選人很多基礎知識。如：call、apply的使用。ES6 Symbol，ES6的擴展符...，eval，new Function()，嚴格模式，甚至時間復雜度和空間復雜度等。

讀者發現有不妥或可改善之處，歡迎指出。另外覺得寫得不錯，可以點個贊，也是對筆者的一種支持。

// 最終版版 刪除注釋版，詳細注釋看文章
// 瀏覽器環境 非嚴格模式
function getGlobalObject(){
    return this;
}
function generateFunctionCode(argsArrayLength){
    var code = "return arguments[0][arguments[1]](";
    for(var i = 0; i < argsArrayLength; i++){
        if(i > 0){
            code += ",";
        }
        code += "arguments[2][" + i + "]";
    }
    code += ")";
    return code;
}
Function.prototype.applyFn = function apply(thisArg, argsArray){
    if(typeof this !== "function"){
        throw new TypeError(this + " is not a function");
    }
    if(typeof argsArray === "undefined" || argsArray === null){
        argsArray = [];
    }
    if(argsArray !== new Object(argsArray)){
        throw new TypeError("CreateListFromArrayLike called on non-object");
    }
    if(typeof thisArg === "undefined" || thisArg === null){
        thisArg = getGlobalObject();
    }
    thisArg = new Object(thisArg);
    var __fn = "__" + new Date().getTime();
    var originalVal = thisArg[__fn];
    var hasOriginalVal = thisArg.hasOwnProperty(__fn);
    thisArg[__fn] = this;
    var code = generateFunctionCode(argsArray.length);
    var result = (new Function(code))(thisArg, __fn, argsArray);
    delete thisArg[__fn];
    if(hasOriginalVal){
        thisArg[__fn] = originalVal;
    }
    return result;
};
Function.prototype.callFn = function call(thisArg){
    var argsArray = [];
    var argumentsLength = arguments.length;
    for(var i = 0; i < argumentsLength - 1; i++){
        argsArray[i] = arguments[i + 1];
    }
    return this.applyFn(thisArg, argsArray);
}

擴展閱讀

《JavaScript設計模式與開發實踐》- 第二章第 2 章　this、call和apply
JS魔法堂：再次認識Function.prototype.call
不用call和apply方法模擬實現ES5的bind方法
JavaScript深入之call和apply的模擬實現

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作者：常以~~軒轅Rowboat~~若川為名混跡于江湖。前端路上 | PPT愛好者 | 所知甚少，唯善學。
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