从 eval 的角度观察严格模式（下）

接上篇，这一讲我们仍然讲动态执行。

之前我说到过，setTimeout 和 setInterval 的第一个参数可以使用字符串，那么如果这个参数使用字符串的话，代码将会在哪里执行呢？毕竟当定时器被触发的时候，程序的执行流程“很可能”已经离开了当前的上下文环境，而切换到未知的地方去了。

所以，的确如你所猜测的那样，如果采用这种方式来执行代码，那么代码片断将在全局环境中执行。并且，这也是后来这一功能被部分限制了的原因，例如你在某些版本的 Firefox 中这样做，那么你可能会得到如下的错误提示：

> setTimeout('alert("HI")', 1000)
Content Security Policy: The page’s settings blocked the loading of a resource

在全局环境中执行代码所带来的问题远远不止于此，接下来，我们就从这个问题开始谈起。

在全局环境中的 eval

早期的 JavaScript 是应用于浏览器环境中的，因此，当网页中使用 script 标签加载.js 文件时候，代码就会在浏览器的全局环境中执行。但这个过程是同步的，将 BLOCK 掉整个网页的装载进度，因此有了defer这个属性来指示代码异步加载，将这个加载过程延迟到网页初始化结束之后。不过即使如此，JavaScript 代码仍然是执行在全局环境中的。

在那个时代，script 标签还支持for和event属性，用于指定将 JavaScript 代码绑定给指定的 HTML 元素或事件响应。当采用这种方式的时候，代码还是在全局环境中执行，只不过可能初始化为一个函数（的回调），并且this指向元素或事件。很不幸，有许多浏览器并不实现这些特性，尤其是for属性，它也许在 IE 中还存在，这一特性与 ActiveXObject 的集成有关。

关于脚本的动态执行，你能想象的绝大多数能在浏览器中玩的花样大概都在这里了。当然，你还可以在 DOM 中动态地插入一个SCRIPT标签来装载脚本，这在 Ajax 还没有那么流行的时候是唯二之选。另一种选择，是在 Document 初始化结束之前使用 document.write()。

总而言之，为了动态执行一点什么，古典时代的 WEB 程序员是绞尽脑汁。

那么为什么不用eval()呢？

按照 JavaScript 脚本的执行机制，所有的.js 文件加载之后，它的全局代码只会执行一次。无论是在浏览器还是在 Node.js 环境中，以及它们的模块加载环境中，都是如此。这意味着放在这些全局代码中的eval()事实上也就只在初始化阶段执行一次而已。而eval()又有一个特别的性质，那就是它“总是在”当前上下文中执行代码。因此，所有其他的、放在函数中的eval()代码都只会影响函数内的、局部的上下文，而无法影响全局。

也就是说，除了初始化，eval()无法在全局执行。

不同的浏览器都有各自的内置机制来解决这个问题。IE 会允许用户代码调用 window.execScript()，实现那些希望eval()执行在全局的需求。而 Firefox 采用了另外一条道路，称为window.eval()。这个从字面上就很好理解，就是“让eval()代码执行在 window 环境中”。而window就是浏览器中的全局对象 global，也就是说，window.eval 与 global.eval 是等义的。

这带来了另外一个著名的、在 Firefox 早期实现的 JavaScript 特性，称为“对象的 eval”。

如果你试图执行obj.eval(x)，那么就是将代码文本x执行在obj的对象闭包中（类似于 with (obj) eval(x)）。因为全局环境就是使用 global 来创建的“对象环境（对象闭包）”，所以这是在实现“全局 eval()”的时候“顺手”就实现了的特性。

但这意味着用户代码可以将eval函数作为一个方法赋给任何一个 JavaScript 对象，以及任何一个属性名字。例如：

var obj = { do: eval };
obj.do('alert("HI")');

名字之争

现在，“名字”成了一个问题，在任何地方、任何位置，任何对象以及任何函数的上下文中都可以“以不同的名字”来 eval() 一段代码文本。

这意味着我们永远无法有效地判断、检测和优化用户代码。一方面，这对于程序员来说是灾难，另一方面，对引擎的实现者来说也非常绝望。

于是，从 ECMAScript 6 开始，ECMAScript 规定了“标准而规范的使用 eval()”的方法：你仅仅只能直接使用一个字面文本为“eval”字符串的函数名字，并且作为普通函数调用的形式来调用eval()，这样才算是“直接调用的 eval()”。

这个约定是非常非常罕见的。JavaScript 历史上几乎从未有过在规范中如此强调一个名字“在字面文本上的规范性”。在 ECMAScript 5 之后，一共也只出现了两个，这里的"eval"是一个，而另一个是严格模式（这个稍晚一点我们也会详细讲到）。

根据 ECMAScript 的约定，下面的这些都不是“直接调用的 eval()”：

// 对象属性 
obj = { eval }
obj.eval(x)
// 更名的属性名或变量名（包括全局的或函数内局部的）
e = eval
var e = eval
e(x)
// super 引用中的父类属性（包括原型方法和静态方法）
class MyClass { eval() { } }
MyClass.eval = eval;
class MyClassEx extends MyClass {
    foo() { super.eval(x) }
    static foo() { super.eval(x) }
}
// 作为函数（或其他大多数表达式）的返回 
function foo() { return eval }
foo()(x)
// （或） 
(_ => eval)()(x)

总之，你所有能想到的一切——换个名字，或者作为对象属性的方式来调用 eval，都不再作为“直接调用的 eval()”来处理了。

很简单的，在全局、模块、函数的任意位置，以及一个运行中的eval(...)的代码文本的任意位置上，你使用的 eval(x) 都被称为“直接调用”。直接调用 eval() 意味着：在代码所在位置上，临时地创建一个“Eval 环境”，并在该环境中执行代码x。

而反过来，其他任何将eval()调用起来，或者执行到eval()函数的方式，都称为“间接调用”。

而这篇的标题中的写法，就是一个经典的“间接调用 eval”的写法：

(0, eval)(x)

晚一点，我们会再来详细讲述这个“间接调用”，接下来我们先说说与它相关的一点基础知识，也就是“严格模式”。

严格模式是执行限制而不是环境属性

“严格模式”确实是一个好东西，没有它，后来的众多新特征就无法形成定论，它奠定了一个稳定的、有效的、多方一致的语言特性基础，几乎被所有的引擎开发厂商欢迎、接受和实现。

但是，要是你在 ECMAScript 规范层面，或者在 JavaScript 引擎层面来看这句话，你会发现：咦？！“严格模式环境”是什么鬼？我们从来没见过这个东西！

是的，所谓“严格模式”，其实从来都不是一种环境模式，或者说，没有一个环境是具有“严格模式”这样的属性的。所有的执行环境——所有在执行引擎层面使用的“执行上下文（ExecuteContext）”，以及它们所引用的“环境（Environment）”，都没有“严格模式”这样的模式，也没有这样的性质。

我们所有的代码都工作在非严格模式中，而“严格模式”不过是代码执行过程中的一个限制。更确切地说，即使你用如下命令行：

node --use-strict

来启动 Node.js，也仍然是运行在一个 JavaScript 的“非严格模式”环境中的！我知道，你可以立即写出来一行代码来反驳上述观点：

# （在上例启动的 Node.js 环境中测试）
> arguments = 1 
SyntaxError: Unexpected eval or arguments in strict mode

但是请相信我：上面的示例只是一个执行限制，你绝对是运行在一个“非严格模式”环境中的！

因为所有的四种执行环境（包括 Eval 环境），在它们创建和初始化时都并没有“严格模式”这样的性质。并且，在全局环境初始化之前，在宿主环境中初始化引擎时，引擎也根本不知道所谓“严格模式”的存在。严格模式这个特性，是在环境创建完之后，在执行代码之前，从源代码文本中获取的性质，例如：

// (JavaScript 引擎的初始化过程）
// 初始化全局，in InitializeHostDefinedRealm()
CALL SetRealmGlobalObject(realm, global, thisValue)
-> CALL NewGlobalEnvironment(globalObj, thisValue)
// 执行全局任务（含解析源代码文本等），in ScriptEvaluationJob()
s = ParseScript(sourceText, realm, hostDefined)
CALL ScriptEvaluation(s)
// 执行全局代码，in ScriptEvaluation(s)
result = GlobalDeclarationInstantiation(scriptBody, globalEnv)
if (result.[[Type]] === normal) {
result = ENGING_EVALUATING(scriptBody)
...

在这整个过程中，ParseScript() 解析源代码文本时，如果发现“严格模式的指示字符串”，那么就会将解析结果（例如抽象语法树 ast）的属性 ast.IsStrict 置为 true。但这个标记仅仅只作用于抽象语法树层面，而环境中并没有相关的标识——在模块中，这个过程是类似的，只是缺省就置为 true 而已。

而另一方面，例如函数，它的“严格模式的指示字符串”也是在语法解析阶段得到的，并作为函数对象的一个内部标记。但是函数环境创建时却并不使用它，因此也不能在环境中检测到它。

“严格模式”是它们相关的可执行对象的一个属性，但并不是与之对应的执行环境的属性。因此，当“执行引擎”通过“词法环境或变量环境”来查找时，是看不到这些属性的，也就是说，执行引擎所知道的环境并没有“严格 / 不严格”的区别。

直接调用 VS 间接调用

绝大多数严格模式的特性都与语法分析结束后在指定对象上置的“IsStrict”这样的标记有关，它们可以指导引擎如何创建、装配和调用代码。但是到了执行器内部，由于不可能从执行上下文开始反向查找环境，并进一步检测严格模式标识，所以eval()在原则上也不能知道“当前的”严格模式状态。

那么间接调用呢？所谓间接调用，是 JavaScript 为了避免代码侵入，而对所有非词法方式的（即直接书写在代码文本中的）eval()调用所做的定义。并且 ECMAScript 约定：所有的“间接调用”的代码总是执行在“全局环境”中。

但是回到前面的问题：如果是间接调用，那么这里的strictCaller是谁呢？又处于哪种“严格模式”状态中呢？

答案是：不知道。因为当这样来引用全局的时候，上下文 / 环境中并没有全局的严格模式性质；反向查找源代码文本或解析过的 ast 树呢，既不经济也不可靠。所以，就有另外一个约定：所有的“间接调用”的代码将默认执行在“非严格模式”中。

也就是说，间接调用将突破引擎对严格模式的任何设置，你总是拥有一个“全局的非严格模式”并在其中执行代码。

为什么标题中的代码是严格模式

最后一个疑问，就是为什么“标题中的这种写法”会是一种间接调用。并且，更有对比性地来看，如果是下面这种写法，为什么就“不再是”间接调用了呢？例如

(eval)('x = 100')
// ReferenceError: x is not defined
// at eval (eval at ...)
// 间接调用
(0, eval)('x = 100')
100

在 JavaScript 中，表达式的返回结果（Result）可能是值，也可能是“引用（规范类型）”。在“引用”的情况中，有两个例子是比较常见、却又常常被忽略的，包括：

# 属性存取返回的是引用 
obj.x 
# 变量的标识符（作为单值表达式）是引用
x

所有这种“引用（规范类型）”类型的结果（Result），在作为左手端的时候，它是引用；而作为右手端的时候，它是值。所以，才会有“x = x”这一个表达式的完整语义：将右手端 x 的值，赋给左手端的 x 的引用。

所以，从“引用”的角度上来看，(eval)和eval的效果也就完全一致，它们都是 global.eval在“当前上下文环境”中的一个引用。但是我们接下来看，标题中写的这个分组表达式是这样的：(0, eval)

这意味着在分组表达式内部还有一个运算，称为“连续运算（逗号运算符）”。连续运算的效果是“计算每一个表达式，并返回最后一个表达式的值（Value）”。注意，这里不是“结果（Result）”。所以它相当于执行了：(GetValue(0), GetValue(eval))

因此最后一个运算将使结果从“Result->Value”，于是“引用（的信息）”丢失了。在它外层（也就是其后的）分组运算得到的、并继续返回的结果，就是“GetValue(eval)”了。这样一来，在用户代码中的(eval)(x)还是直接调用“eval 的引用”，而(0, eval)(x) 就已经变成间接调用“eval 的值”了。

讲到这里，你可能已经意识到：关键在于eval是一个引用，还是一个值？是的，的确如此！不过在 ECMAScript 规范中，一个“eval 的直接调用”除了必须是一个“引用”之外，还有一个附加条件：它还必须是一个环境引用！

也就是说，属性引用的eval仍然是算着间接调用的。所以，无论如何，只要这个函数的名字是“eval”，并且是“global.eval 这个函数在当前环境中的引用”，那么它就可以得到豁免，成为传统意义上的“直接调用”。

// with 中的对象属性（对象环境）
with ({ eval }) eval(x);
// 直接名字访问（作为缺省参数引用）
function foo(x, eval = eval) {
  return eval(x);
}
// 不更改名字的变量名（位于函数环境内部的词法 / 变量环境中）
function foo(x) {
  var eval = global.eval; // 引用自全局对象
  return eval(x);
}

总结

“间接调用（IndriectCall）”是 JavaScript 非常非常少见的一种函数调用性质，它与“SuperCall”可以合并起来，视为 JavaScript 中执行系统中的“两大顶级疑难”。对间接调用的详细分析，涉及执行引擎的工作原理、环境和环境组件的使用、严格模式、引用（规范类型）的特殊性，以及最为特殊的“eval 是作为特殊名字来识别的”等等多个方面的基础特性。

间接调用对“严格模式”并非是一种传统意义上的“破坏”，只是它的工作机制正正好地绕过了严格模式。因为严格模式并不是环境的性质，而是代码文本层面的执行限制，所以当 eval 的间接调用需要使用全局时，无法“得到并进入”这种模式而已。

最后，间接调用其实是对传统的 window.execScript 或 window.eval 的一个保留。它有着在兼容性方面的实用意义，但对系统的性能、安全性和可靠性都存在威胁。无论如何，你应该限制它在代码中的使用。不过，它的的确确是 ECMAScript 规范中严格声明和定义过的特性，并且可称得上是黑科技了。

参考：红宝书，犀牛书，你不知道的 JS、 JS 核心原理解析