JS是按值傳遞還是按引用傳遞?

Bosn Ma發表於2015-01-28
JS

 

最近遇到個有趣的問題：“JS中的值是按值傳遞，還是按引用傳遞呢？”

在分析這個問題之前，我們需瞭解什麼是按值傳遞(call by value)，什麼是按引用傳遞(call by reference)。在電腦科學裡，這個部分叫求值策略(Evaluation Strategy)。它決定變數之間、函式呼叫時實參和形參之間值是如何傳遞的。

按值傳遞 VS. 按引用傳遞

按值傳遞(call by value)是最常用的求值策略：函式的形參是被呼叫時所傳實參的副本。修改形參的值並不會影響實參。

按引用傳遞(call by reference)時，函式的形參接收實參的隱式引用，而不再是副本。這意味著函式形參的值如果被修改，實參也會被修改。同時兩者指向相同的值。

按引用傳遞會使函式呼叫的追蹤更加困難，有時也會引起一些微妙的BUG。

按值傳遞由於每次都需要克隆副本，對一些複雜型別，效能較低。兩種傳值方式都有各自的問題。

我們先看一個C的例子來了解按值和引用傳遞的區別：

void Modify(int p, int * q)
{
    p = 27; // 按值傳遞 - p是實參a的副本, 只有p被修改
    *q = 27; // q是b的引用，q和b都被修改
}
int main()
{
    int a = 1;
    int b = 1;
    Modify(a, &b);   // a 按值傳遞, b 按引用傳遞,
                     // a 未變化, b 改變了
    return(0);
}

這裡我們可以看到：

  • a => p按值傳遞時，修改形參p的值並不影響實參a，p只是a的副本。
  • b => q是按引用傳遞，修改形參q的值時也影響到了實參b的值。

探究JS值的傳遞方式

JS的基本型別，是按值傳遞的。

var a = 1;
function foo(x) {
    x = 2;
}
foo(a);
console.log(a); // 仍為1, 未受x = 2賦值所影響

再來看物件：

var obj = {x : 1};
function foo(o) {
    o.x = 3;
}
foo(obj);
console.log(obj.x); // 3, 被修改了!

說明o和obj是同一個物件，o不是obj的副本。所以不是按值傳遞。 但這樣是否說明JS的物件是按引用傳遞的呢？我們再看下面的例子：

var obj = {x : 1};
function foo(o) {
    o = 100;
}
foo(obj);
console.log(obj.x); // 仍然是1, obj並未被修改為100.

如果是按引用傳遞，修改形參o的值，應該影響到實參才對。但這裡修改o的值並未影響obj。 因此JS中的物件並不是按引用傳遞。那麼究竟物件的值在JS中如何傳遞的呢？

按共享傳遞 call by sharing

準確的說，JS中的基本型別按值傳遞，物件型別按共享傳遞的(call by sharing，也叫按物件傳遞、按物件共享傳遞)。最早由Barbara Liskov. 在1974年的GLU語言中提出。該求值策略被用於Python、Java、Ruby、JS等多種語言。

該策略的重點是：呼叫函式傳參時，函式接受物件實參引用的副本(既不是按值傳遞的物件副本，也不是按引用傳遞的隱式引用)。 它和按引用傳遞的不同在於：在共享傳遞中對函式形參的賦值，不會影響實參的值。如下面例子中，不可以通過修改形參o的值，來修改obj的值。

var obj = {x : 1};
function foo(o) {
    o = 100;
}
foo(obj);
console.log(obj.x); // 仍然是1, obj並未被修改為100.

然而，雖然引用是副本，引用的物件是相同的。它們共享相同的物件，所以修改形參物件的屬性值，也會影響到實參的屬性值。

var obj = {x : 1};
function foo(o) {
    o.x = 3;
}
foo(obj);
console.log(obj.x); // 3, 被修改了!

對於物件型別，由於物件是可變(mutable)的，修改物件本身會影響到共享這個物件的引用和引用副本。而對於基本型別，由於它們都是不可變的(immutable)，按共享傳遞與按值傳遞(call by value)沒有任何區別，所以說JS基本型別既符合按值傳遞，也符合按共享傳遞。

var a = 1; // 1是number型別，不可變 var b = a; b = 6;

據按共享傳遞的求值策略，a和b是兩個不同的引用(b是a的引用副本)，但引用相同的值。由於這裡的基本型別數字1不可變，所以這裡說按值傳遞、按共享傳遞沒有任何區別。

基本型別的不可變(immutable)性質

基本型別是不可變的(immutable)，只有物件是可變的(mutable). 例如數字值100, 布林值true, false，修改這些值(例如把1變成3, 把true變成100)並沒有什麼意義。比較容易誤解的，是JS中的string。有時我們會嘗試“改變”字串的內容，但在JS中，任何看似對string值的”修改”操作，實際都是建立新的string值。

var str = "abc";
str[0]; // "a"
str[0] = "d";
str; // 仍然是"abc";賦值是無效的。沒有任何辦法修改字串的內容

而物件就不一樣了，物件是可變的。

var obj = {x : 1};
obj.x = 100;
var o = obj;
o.x = 1;
obj.x; // 1, 被修改
o = true;
obj.x; // 1, 不會因o = true改變

這裡定義變數obj，值是object，然後設定obj.x屬性的值為100。而後定義另一個變數o，值仍然是這個object物件，此時obj和o兩個變數的值指向同一個物件（共享同一個物件的引用）。所以修改物件的內容，對obj和o都有影響。但物件並非按引用傳遞，通過o = true修改了o的值，不會影響obj。

術語的不同版本

需要注意的是，求值策略中的“引用”和求值策略本身都是抽象概念，這裡的引用和語言具體的引用(例如C++的&a, C#的ref引數)可以不同，請不要混淆。

由於JS在傳遞物件型別的值時，是按值傳遞引用的副本，參考Dmitry的博文(連結)，目前對JS的求值策略有兩種解釋:

  1. JS採取的都是”按值傳遞”的求值策略, 其中物件型別較為特殊，實際為按值傳遞了引用(即傳遞引用的副本，而不是按引用傳遞引用)。從這個角度，說物件也是按值傳遞也是有道理的。(雖然筆者不是十分贊同).

  2. 引入“按共享傳遞”的求值策略，它讓我們精確的區分按共享傳遞與經典的按值傳遞、按引用傳遞的不同。在這種情形下，可以按傳參型別區分：“基本型別按值傳遞、而物件按共享傳遞。”（筆者更傾向的描述方式）

結論

雖然關於JS求值策略有諸多爭議和不同版本，博主比較贊同的結論是：

“JS中基本型別是按值傳遞的，物件型別是按共享傳遞的。”

語言抽象概念並非博主創造或臆造，文中所涉理論理論均有參考，詳見下面之參考文獻。

另感謝部落格園園友@京山遊俠 @greatim的精彩討論和補充。

參考文獻

 

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