在上文中，引入函數(shù)與接口的概念以將機器特性以及相關(guān)底層細節(jié)進行隱藏，其優(yōu)勢在于使用戶（程序員）不必時刻關(guān)心底層的硬件邏輯，從而在一定程度上提高開發(fā)人員的開發(fā)效率。但是機器特性與相關(guān)底層細節(jié)的隱藏并不意味著開發(fā)人員能夠在抽象層面為所欲為，這反而要求必須關(guān)心機器配置和相關(guān)的代碼的效率問題。

故而在接下來的文章中，會為大家?guī)碓诔橄髮用孢M行功能開發(fā)需要注意的一些細節(jié)。同時，這一部分也是通用編程語言技術(shù)向上提供強大功能的基礎(chǔ)。請勿將此“基礎(chǔ)”與前兩章相提并論。前兩章內(nèi)容是通用編程語言技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。此處所指“向上”乃是面向應用、邏輯或抽象層。

一、由函數(shù)帶來的上下文問題

在前文中提到，函數(shù)的調(diào)用過程依次為如下9個步驟。在本節(jié)中，我們的重點放在發(fā)生跳轉(zhuǎn)的部分，即第1、2、3、8、9步。

1、獲取上下文，即函數(shù)名

2、跳轉(zhuǎn)至函數(shù)所在地址

3、保護上下文環(huán)境，即將之前的調(diào)用位置保存在棧中

4、為局部數(shù)據(jù)開辟空間

5、執(zhí)行函數(shù)體

6、將返回值保存在RAX寄存器中（可能有、可能沒有）

7、釋放局部數(shù)據(jù)的空間（開辟多少就釋放多少）

8、預備恢復上下文環(huán)境，將保存在棧中的前一個調(diào)用位置取出。

9、恢復上下文環(huán)境，即跳轉(zhuǎn)至前一個調(diào)用位置

在之前的文章中，我們提到標識符是有效數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中物理地址的字符化表示，同時我們也將函數(shù)視為一種特殊的數(shù)據(jù)。忘記的小伙伴可以通過第一章“基礎(chǔ)”的第五節(jié)中進行回顧。

函數(shù)名作為標識符進行識別，其在底層中也就是一個地址，只是在這個地址的內(nèi)存空間中存儲的是一段有意義的、能夠執(zhí)行的邏輯代碼。同時，函數(shù)又可以稱為“子程序”、“過程”，因而在匯編語言中，函數(shù)的章節(jié)中，一般會使用“子程序設計”或“過程調(diào)用”等類似的說法，我們只需知道函數(shù)就是子程序、就是過程。

當然，可能有小伙伴會將函數(shù)和計算機組成原理中的中斷進行類比，雖然二者有一定的區(qū)別，但這種區(qū)別微乎其微，以至于基本沒有什么比較好的例子來舉證，所以也就可以把中斷當成函數(shù)來理解。

在上文列舉的步驟中，我們可以得知，函數(shù)正式調(diào)用之前，先獲取了函數(shù)所在內(nèi)存中的地址（即函數(shù)名）。此處會有若干個陷阱，那就是：1、這個函數(shù)所在的地址不存在；2、這個函數(shù)所在的地址上是空操作

下面進行分析：

1、函數(shù)所在地址不存在

在通用編程語言技術(shù)中，使用的語法都是高級語言語法，所以在編譯時中就會將這種由用戶（程序員）行為缺失導致的致命的語法錯誤識別出來。

如果編譯功能比較弱，不進行語法錯誤識別（當然，這是不太可能的），就需要由底層語言負責錯誤識別；如果底層語言仍然無法識別，則有程序在運行時觸發(fā)程序錯誤中斷。

2、函數(shù)所在地址為空操作

若空操作由高級語言語法轉(zhuǎn)換而來，則必然不會出現(xiàn)純粹的空操作，在函數(shù)末尾會出現(xiàn)ret指令返回調(diào)用處；若純空操作（匯編語言nop指令）是由用戶（程序員）利用某些機制內(nèi)嵌匯編語言形成的（必然不可能），則由底層語言進行優(yōu)化；若底層語言無法進行優(yōu)化（必然不會出現(xiàn)），則有程序在運行時觸發(fā)程序運行時中斷（由于程序運行無操作觸發(fā)，應稱之為“警告”，因為其并未造成程序的崩潰）。

故而可以得出以下結(jié)論：

1、函數(shù)的調(diào)用行為包含三個動作：獲取函數(shù)地址，跳轉(zhuǎn)，保存跳轉(zhuǎn)前地址。

2、在第1點中，涉及到的兩個地址稱為上下文環(huán)境。

3、函數(shù)調(diào)用的三個動作分別稱為調(diào)用前，調(diào)用時，調(diào)用后；“調(diào)用前”時刻的上下文就已經(jīng)確定下一個上下文；“調(diào)用時”時刻，上下文發(fā)生變化；“調(diào)用后”時刻，上下文將一直保持到函數(shù)返回后。

當函數(shù)的內(nèi)部邏輯處理完成后，應當還原到上一個上下文，但是，如果在函數(shù)調(diào)用后不進行保存，則整個程序的邏輯依舊會發(fā)生異常。所以，自高級語言誕生以來，函數(shù)調(diào)用的細節(jié)就始終交由編譯器進行處理，上下文環(huán)境也由編譯器增加的語句保存至棧中。故而伴隨函數(shù)調(diào)用的行為就是環(huán)境保護。注意：保存的是前一個上下文，而不是調(diào)用后的當前上下文，因為當前上下文就在寄存器中，無需保存。

全局狀態(tài)下理論上不需要環(huán)境保護，但如今計算機系統(tǒng)中，運行時（即進程和線程）不只一個，所以全局環(huán)境也會由編譯器增加若干語句，以完成全局環(huán)境的保護。

函數(shù)完成后的返回行為又可稱為上下文環(huán)境的恢復。包含兩個動作：獲取保存的上下文、返回?？赡苓@里“返回”二字會使人滿臉問號。事實上，在匯編語言中函數(shù)執(zhí)行后的返回行為只包含pop和ret兩個指令。pop用于將保存的上下文重新寫入RBP寄存器，RET指令用于跳轉(zhuǎn)至前一個上下文環(huán)境。

二、上下文環(huán)境的延伸：命名空間

命名空間是更高級、更復雜、動態(tài)的上下文環(huán)境，在命名空間中能夠存儲更為復雜的數(shù)據(jù)。

在前一節(jié)中，我們使用上下文環(huán)境可以得知函數(shù)之間的調(diào)用關(guān)系，很明顯，這只能用于面向過程。如果我們需要向面向?qū)ο筮^渡，就需要知道當前函數(shù)所屬于哪一個對象。

在上下文環(huán)境中，我們可以直接訪問RBP寄存器和棧就可以得知上下文環(huán)境，那么命名空間呢？

很顯然，我們無法直接獲取命名空間，故而需要將其專門保存下來。實際上，如果你沒有學過C++或者沒有處理類似的問題，你可能永遠也碰不到命名空間的概念。

命名空間是用來組織和重用代碼的重要手段。這是一句廢話。然而就是這句廢話，卻能夠讓“通用編程語言技術(shù)”實現(xiàn)從面向過程到面向?qū)ο蟮馁|(zhì)性飛躍。

我們知道，一個類的不同對象的屬性值可能不一樣，但是對象使用的方法的內(nèi)部邏輯都是一致的，那么這些方法存儲在哪里呢？當然是全局區(qū)域。因為類的方法，不屬于任何一個對象。但是類的方法可能不止一個，如果允許方法同名，則參數(shù)有可能不一樣。如此該怎樣確定是哪一個對象在使用哪一個方法呢？

首先，我們應該確定三條基本原則：

1、命名空間的名稱應當符合標識符的正規(guī)式（或正則表達式，都是一個東西）

2、命名空間的名稱在所在作用域中具有唯一性。

3、命名空間允許嵌套一個或多個命名空間。

根據(jù)以上三條原則，我們可以立即找到一個命名空間，即某一個程序的全局命名空間（namespace Global），當然進程之間是不會重名的，程序的運行由操作系統(tǒng)控制，程序一旦成功申請內(nèi)存空間，操作系統(tǒng)就會為它分配一個有效的唯一的進程號，該進程號既可以用于操作系統(tǒng)管理進程的銷毀、內(nèi)存釋放，同時還可以作為這個進程內(nèi)部最頂層的命名空間。進程與進程之間是相對獨立的。進程間通信則需要依賴操作系統(tǒng)提供的服務。

既然命名空間名稱是一個標識符，也就意味著命名空間實際在機器內(nèi)部并不存在，即命名空間也是一個有效的地址。

而至于命名空間在物理內(nèi)存中存儲格式，實際是需要根據(jù)底層設計進行實現(xiàn)的，這也就意味著不同平臺可能實現(xiàn)的方式不一樣，不同編程語言的實現(xiàn)方式也不盡相同。

至此，不知道有沒有小伙伴發(fā)現(xiàn)一個問題：類和命名空間的作用如此類似！既然如此類似，那么類是不是特殊的命名空間呢？作者個人認為，類應該算是一種特殊的命名空間，但是類和命名空間仍然存在區(qū)別。

命名空間的作用看起來比類的作用要少很多。命名空間的作用就是用來組織和重用代碼，但是類的功能遠不止于此。其實也沒有必要在命名空間和類之間糾結(jié)。

三、上下文的夢魘：上下文對象

隨著更多的編程語言支持Lambda表達式（點名C++，其他高級語言早就支持了，C++11才支持），上下文對象的身影越來越多，即使只是用JavaScript，上下文對象也能迷惑一陣子。

Lambda表達式，一些文檔成也稱之為匿名函數(shù)（如此說是因為如此稱呼并不一定符合編程語言特性，比如Java中就不完全正確）。

Lambda表達式又稱為閉包，其形式大致符合“參數(shù)列表=>內(nèi)部邏輯”。但是由于不同語言的函數(shù)定義方式不同，這也導致不同語言的閉包格式也是千奇百怪。

雖然以上代碼看似簡單，但是“萬惡”的JavaScript又提供了一個讓人歡喜讓人狂的功能，如下：

1、JavaScript中閉包可以賦值給變量，此時變量稱為函數(shù)對象

2、JavaScript能夠通過函數(shù)形式構(gòu)造對象

3、函數(shù)自調(diào)用，形如

4、箭頭函數(shù)不是函數(shù)

前3條都好理解，唯有最后一條。作者的理解是JavaScript引擎將箭頭函數(shù)直接解析為表達式，函數(shù)體內(nèi)部的上下文對象仍與外部一致。與一般的閉包形成對比，JavaScript中閉包的函數(shù)體內(nèi)部的上下文對象與外部不一致，即JavaScript引擎將閉包解析成Window對象的一個方法，當條件觸發(fā)時，由Window對象來調(diào)用這個函數(shù)，這也是前3條存在的因素。

或許大家能夠猜測到，本節(jié)所言上下文對象，實際指的就是this這個對象。想要理解this的作用，只需要理解其底層的基礎(chǔ)，也就是前2節(jié)的內(nèi)容。

至此，面向?qū)ο蟮牡讓舆壿嬀徒Y(jié)束了。通用編程語言技術(shù)也由面向過程編程過渡到了面向?qū)ο缶幊獭?/p>