摘要:本文除了介绍的一些基本概念外,更偏重实战,讲解如何利用它来对代码进行修改。二基本概念全称,也就是抽象语法树,它是将编程语言转换成机器语言的桥梁。四实战下面我们来详细看看如何对进行操作。
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最近突然对 AST 产生了兴趣,深入了解后发现它的使用场景还真的不少,很多我们日常开发使用的工具都跟它息息相关,如 Babel、ESLint 和 Prettier 等。本文除了介绍 AST 的一些基本概念外,更偏重实战,讲解如何利用它来对代码进行修改。
二、基本概念AST 全称 Abstract Syntax Tree,也就是抽象语法树,它是将编程语言转换成机器语言的桥梁。浏览器在解析 JS 的过程中,会根据 ECMAScript 标准将字符串进行分词,拆分为一个个语法单元。然后再遍历这些语法单元,进行语义分析,构造出 AST。最后再使用 JIT 编译器的全代码生成器,将 AST 转换为本地可执行的机器码。如下面一段代码:
function add(a, b) { return a + b; }
进行分词后,会得到这些 token:
对 token 进行分析,最终会得到这样一棵 AST(简化版):
{ "type": "Program", "body": [ { "type": "FunctionDeclaration", "id": { "type": "Identifier", "name": "add" }, "params": [ { "type": "Identifier", "name": "a" }, { "type": "Identifier", "name": "b" } ], "body": { "type": "BlockStatement", "body": [ { "type": "ReturnStatement", "argument": { "type": "BinaryExpression", "left": { "type": "Identifier", "name": "a" }, "operator": "+", "right": { "type": "Identifier", "name": "b" } } } ] } } ], "sourceType": "module" }
拿到 AST 后就可以根据规则转换为机器码了,在此不再赘述。
三、Babel 工作原理AST 除了可以转换为机器码外,还能做很多事情,如 Babel 就能通过分析 AST,将 ES6 的代码转换成 ES5。
Babel 的编译过程分为 3 个阶段:
解析:将代码字符串解析成抽象语法树
变换:对抽象语法树进行变换操作
生成:根据变换后的抽象语法树生成新的代码字符串
Babel 实现了一个 JS 版本的解析器Babel parser,它能将 JS 字符串转换为 JSON 结构的 AST。为了方便对这棵树进行遍历和变换操作,babel 又提供了traverse工具函数。完成 AST 的修改后,可以使用generator生成新的代码。
四、AST 实战下面我们来详细看看如何对 AST 进行操作。先建好如下的代码模板:
import parser from "@babel/parser"; import generator from "@babel/generator"; import t from "@babel/types"; import traverser from "@babel/traverse"; const generate = generator.default; const traverse = traverser.default; const code = ``; const ast = parser.parse(code); // AST 变换 const output = generate(ast, {}, code); console.log("Input ", code); console.log("Output ", output.code);
构造一个 hello world
打开 AST Explorer,将左侧代码清空,再输入 hello world,可以看到前后 AST 的样子:
// 空 { "type": "Program", "body": [], "sourceType": "module" } // hello world { "type": "Program", "body": [ { "type": "ExpressionStatement", "expression": { "type": "Literal", "value": "hello world", "raw": ""hello world"" }, "directive": "hello world" } ], "sourceType": "module" }
接下来通过代码构造这个ExpressionStatement:
const code = ``; const ast = parser.parse(code); // 生成 literal const literal = t.stringLiteral("hello world") // 生成 expressionStatement const exp = t.expressionStatement(literal) // 将表达式放入body中 ast.program.body.push(exp) const output = generate(ast, {}, code);
可以看到 AST 的创建过程就是自底向上创建各种节点的过程。这里我们借助 babel 提供的types对象帮我们创建各种类型的节点。更多类型可以查阅这里。
同样道理,下面我们来看看如何构造一个赋值语句:
const code = ``; const ast = parser.parse(code); // 生成 identifier const id = t.identifier("str") // 生成 literal const literal = t.stringLiteral("hello world") // 生成 variableDeclarator const declarator = t.variableDeclarator(id, literal) // 生成 variableDeclaration const declaration = t.variableDeclaration("const", [declarator]) // 将表达式放入body中 ast.program.body.push(declaration) const output = generate(ast, {}, code);
获取 AST 中的节点
下面我们将对这段代码进行操作:
export default { data() { return { count: 0 } }, methods: { add() { ++this.count }, minus() { --this.count } } }
假设我想获取这段代码中的data方法,可以直接这么访问:
const dataProperty = ast.program.body[0].declaration.properties[0]
也可以使用 babel 提供的traverse工具方法:
const code = ` export default { data() { return { count: 0 } }, methods: { add() { ++this.count }, minus() { --this.count } } } `; const ast = parser.parse(code, {sourceType: "module"}); // const dataProperty = ast.program.body[0].declaration.properties[0] traverse(ast, { ObjectMethod(path) { if (path.node.key.name === "data") { path.node.key.name = "myData"; // 停止遍历 path.stop(); } } }) const output = generate(ast, {}, code);
traverse方法的第二个参数是一个对象,只要提供与节点类型同名的属性,就能获取到所有的这种类型的节点。通过path参数能访问到节点信息,进而找出需要操作的节点。上面的代码中,我们找到方法名为data的方法后,将其改名为myData,然后停止遍历,生成新的代码。
替换 AST 中的节点
可以使用replaceWith和replaceWithSourceString替换节点,例子如下:
// 将 this.count 改成 this.data.count const code = `this.count`; const ast = parser.parse(code); traverse(ast, { MemberExpression(path) { if ( t.isThisExpression(path.node.object) && t.isIdentifier(path.node.property, { name: "count" }) ) { // 将 this 替换为 this.data path .get("object") .replaceWith( t.memberExpression(t.thisExpression(), t.identifier("data")) ); // 下面的操作跟上一条语句等价,更加直观方便 // path.get("object").replaceWithSourceString("this.data"); } } }); const output = generate(ast, {}, code);
插入新的节点
可以使用pushContainer、insertBefore和insertAfter等方法来插入节点:
// 这个例子示范了 3 种节点插入的方法 const code = ` const obj = { count: 0, message: "hello world" } `; const ast = parser.parse(code); const property = t.objectProperty( t.identifier("new"), t.stringLiteral("new property") ); traverse(ast, { ObjectExpression(path) { path.pushContainer("properties", property); // path.node.properties.push(property); } }); /* traverse(ast, { ObjectProperty(path) { if ( t.isIdentifier(path.node.key, { name: "message" }) ) { path.insertAfter(property); } } }); */ const output = generate(ast, {}, code);
删除节点
使用remove方法来删除节点:
const code = ` const obj = { count: 0, message: "hello world" } `; const ast = parser.parse(code); traverse(ast, { ObjectProperty(path) { if ( t.isIdentifier(path.node.key, { name: "message" }) ) { path.remove(); } } }); const output = generate(ast, {}, code);五、总结
本文介绍了 AST 的一些基本概念,讲解了如何使用 Babel 提供的 API,对 AST 进行增删改查的操作。掌握这项技能,再加上一点想象力,就能制作出实用的代码分析和转换工具。
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