面试题：TypeScript作用域链与变量查找机制的深度解析

Question

详细描述TypeScript在多层嵌套函数和模块环境下的作用域链构建和变量查找机制。当存在同名变量在不同作用域中声明时，TypeScript如何确定最终使用的变量？如果在一个模块中使用`export`导出一个函数，该函数内部引用了模块内的局部变量，在其他模块导入该函数后，这个局部变量的作用域和生命周期是怎样的？请结合编译原理和运行时机制进行分析。

Answer 1

1. 多层嵌套函数和模块环境下的作用域链构建与变量查找机制

• 作用域链构建：
  • 在TypeScript中，函数定义时会创建一个作用域。当函数嵌套时，内层函数可以访问外层函数的作用域，形成作用域链。例如：

function outer() {
    let outerVar = 'outer variable';
    function inner() {
        let innerVar = 'inner variable';
        console.log(outerVar); // 内层函数可以访问外层函数的变量
    }
    inner();
}
outer();

- 模块也有自己的作用域。一个模块中的顶级作用域独立于其他模块。模块内的函数和变量在模块作用域内定义，不会污染全局作用域。

• 变量查找机制：
  • 当查找一个变量时，TypeScript会从当前作用域开始查找。如果在当前作用域找不到，会沿着作用域链向上查找，直到全局作用域（或模块的顶级作用域）。例如在上述代码中，inner函数查找outerVar时，先在自身作用域查找，找不到则到外层outer函数的作用域查找。

2. 同名变量在不同作用域中声明时变量的确定

当存在同名变量在不同作用域中声明时，TypeScript遵循就近原则。即优先使用当前作用域内声明的变量。例如：

let globalVar = 'global';
function test() {
    let globalVar = 'local';
    console.log(globalVar); // 输出 'local'，优先使用函数内的局部变量
}
test();

在函数test内部，局部变量globalVar遮蔽了全局变量globalVar，所以使用的是局部变量。

3. 模块中export导出函数及内部局部变量的作用域和生命周期

• 编译原理角度：
  • 在编译时，TypeScript会将模块编译成JavaScript代码。当导出一个函数并引用模块内局部变量时，编译器会确保函数能够正确访问到这些变量。模块内的局部变量会被编译成闭包的形式。例如：

// moduleA.ts
let localVar = 'local in moduleA';
export function exportedFunction() {
    return localVar;
}

- 编译后的JavaScript代码会通过闭包的方式保存对`localVar`的引用，即使`localVar`的声明所在的作用域已经执行完毕。

• 运行时机制角度：
  • 在运行时，当其他模块导入该函数时，函数内部对局部变量的引用依然有效。localVar的生命周期与导出函数的生命周期相关联。只要导出函数存在，localVar就不会被垃圾回收。因为函数持有对localVar的引用，形成了闭包。例如：

// main.ts
import { exportedFunction } from './moduleA';
console.log(exportedFunction()); // 输出 'local in moduleA'

- 只要`exportedFunction`还能被调用，`localVar`就能通过闭包被访问到，其作用域在`exportedFunction`内部，生命周期直到`exportedFunction`不再被引用，此时`localVar`可能会被垃圾回收机制回收。