前言
之前看到一位大佬的博客, 介绍了babel的原理, 以及如何写一个babel的插件, 抱着试试看的想法, 照葫芦画瓢的自己写了一个简单的babel插件, 该插件的作用就是将代码字符串中的表达式, 直接转换为对应的计算结果。例如: const code = const result = 1 + 1转化为const code = const result = 2。当然这一篇文章非常的浅显, 但是对了解Babel的原理以及AST的基本概念是足够的了。
相关链接
- Babel插件文档
- 可以随时查看AST抽象语法树
插件的源码
const t = require('babel-types')
const visitor = {
// 二元表达式类型节点的访问者
BinaryExpression(path) {
// 子节点
// 访问者会一层层遍历AST抽象语法树, 会树形遍历AST的BinaryExpression类型的节点
const childNode = path.node
let result = null
if (
t.isNumericLiteral(childNode.left) &&
t.isNumericLiteral(childNode.right)
) {
const operator = childNode.operator
switch (operator) {
case '+':
result = childNode.left.value + childNode.right.value
break
case '-':
result = childNode.left.value - childNode.right.value
break
case '/':
result = childNode.left.value / childNode.right.value
break
case '*':
result = childNode.left.value * childNode.right.value
break
}
}
if (result !== null) {
// 替换本节点为数字类型
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
if (path.parentPath) {
const parentType = path.parentPath.type
if (visitor[parentType]) {
visitor[parentType](path.parentPath)
}
}
}
},
// 属性表达式
MemberExpression(path) {
const childNode = path.node
let result = null
if (
t.isIdentifier(childNode.object) &&
t.isIdentifier(childNode.property) &&
childNode.object.name === 'Math'
) {
result = Math[childNode.property.name]
}
if (result !== null) {
const parentType = path.parentPath.type
if (parentType !== 'CallExpression') {
// 替换本节点为数字类型
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
if (visitor[parentType]) {
visitor[parentType](path.parentPath)
}
}
}
},
// 一元表达式
UnaryExpression (path) {
const childNode = path.node
let result = null
if (
t.isLiteral(childNode.argument)
) {
const operator = childNode.operator
switch (operator) {
case '+':
result = childNode.argument.value
break
case '-':
result = -childNode.argument.value
break
}
}
if (result !== null) {
// 替换本节点为数字类型
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
if (path.parentPath) {
const parentType = path.parentPath.type
if (visitor[parentType]) {
visitor[parentType](path.parentPath)
}
}
}
},
// 函数执行表达式
CallExpression(path) {
const childNode = path.node
// 结果
let result = null
// 参数的集合
let args = []
// 获取函数的参数的集合
args = childNode.arguments.map(arg => {
if (t.isUnaryExpression(arg)) {
return arg.argument.value
}
})
if (
t.isMemberExpression(childNode.callee)
) {
if (
t.isIdentifier(childNode.callee.object) &&
t.isIdentifier(childNode.callee.property) &&
childNode.callee.object.name === 'Math'
) {
result = Math[childNode.callee.property.name].apply(null, args)
}
}
if (result !== null) {
// 替换本节点为数字类型
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
if (path.parentPath) {
const parentType = path.parentPath.type
if (visitor[parentType]) {
visitor[parentType](path.parentPath)
}
}
}
}
}
module.exports = function () {
return {
visitor
}
}
复制代码基本概念
建议先阅读一下这一篇文档
babel工作的原理
Babel对代码进行转换，会将JS代码转换为AST抽象语法树(解析)，对树进行静态分析(转换)，然后再将语法树转换为JS代码(生成)。每一层树被称为节点。每一层节点都会有type属性，用来描述节点的类型。其他属性用来进一步描述节点的类型。
// 将代码生成对应的抽象语法树
// 代码
const result = 1 + 1
// 代码生成的AST
{
"type": "Program",
"start": 0,
"end": 20,
"body": [
{
"type": "VariableDeclaration",
"start": 0,
"end": 20,
"declarations": [
{
"type": "VariableDeclarator",
"start": 6,
"end": 20,
"id": {
"type": "Identifier",
"start": 6,
"end": 12,
"name": "result"
},
"init": {
"type": "BinaryExpression",
"start": 15,
"end": 20,
"left": {
"type": "Literal",
"start": 15,
"end": 16,
"value": 1,
"raw": "1"
},
"operator": "+",
"right": {
"type": "Literal",
"start": 19,
"end": 20,
"value": 1,
"raw": "1"
}
}
}
],
"kind": "const"
}
],
"sourceType": "module"
}
复制代码解析
解析分为词法解析和语法分析, 词法解析将代码字符串生成令牌流, 而语法分析则会将令牌流转换成AST抽象语法树
转换
节点的路径(path)对象上, 会暴露很多添加, 删除, 修改AST的API, 通过操作这些API实现对AST的修改
生成
生成则是通过对修改后的AST的遍历, 生成新的源码
遍历
AST是树形的结构, AST的转换的步骤就是通过访问者对AST的遍历实现的。访问者会定义处理不同的节点类型的方法。遍历树形结构的同时,, 遇到对应的节点类型会执行相对应的方法。
访问者
Visitors访问者本身就是一个对象，对象上不同的属性, 对应着不同的AST节点类型。例如，AST拥有BinaryExpression(二元表达式)类型的节点, 如果在访问者上定义BinaryExpression属性名的方法, 则这个方法在遇到BinaryExpression类型的节点, 就会执行, BinaryExpression方法的参数则是该节点的路径。注意对每一个节点的遍历会执行两次, 进入节点一次, 退出节点一次
const visitors = {
enter (path) {
// 进入该节点
},
exit (path) {
// 退出该节点
}
}
复制代码路径
每一个节点都拥有自身的路径对象(访问者的参数, 就是该节点的路径对象), 路径对象上定义了不同的属性和方法。例如: path.node代表了该节点的子节点, path.parent则代表了该节点的父节点。path.replaceWithMultiple方法则定义的是替换该节点的方法。
访问者中的路径
节点的路径信息, 存在于访问者的参数中, 访问者的默认的参数就是节点的路径对象
第一个插件
我们来写一个将const result = 1 + 1字符串解析为const result = 2的简单插件。我们首先观察这段代码的AST, 如下。
我们可以看到BinaryExpression类型(二元表达式类型)的节点, 中定义了这段表达式的主体(1 + 1), 1 分别是BinaryExpression节点的子节点left，BinaryExpression节点的子节点right，而加号则是BinaryExpression节点的operator的子节点
// 经过简化之后
{
"type": "Program",
"body": [
{
"type": "VariableDeclaration",
"declarations": [
{
"type": "VariableDeclarator",
"id": {
"type": "Identifier",
"name": "result"
},
"init": {
"type": "BinaryExpression",
"left": {
"type": "Literal",
"value": 1
},
"operator": "+",
"right": {
"type": "Literal",
"value": 1
}
}
}
]
}
]
}
复制代码接下来我们来处理这个类型的节点，代码如下
const t = require('babel-types')
const visitor = {
BinaryExpression(path) {
// BinaryExpression节点的子节点
const childNode = path.node
let result = null
if (
// isNumericLiteral是babel-types上定义的方法, 用来判断节点的类型
t.isNumericLiteral(childNode.left) &&
t.isNumericLiteral(childNode.right)
) {
const operator = childNode.operator
// 根据不同的操作符, 将left.value, right.value处理为不同的结果
switch (operator) {
case '+':
result = childNode.left.value + childNode.right.value
break
case '-':
result = childNode.left.value - childNode.right.value
break
case '/':
result = childNode.left.value / childNode.right.value
break
case '*':
result = childNode.left.value * childNode.right.value
break
}
}
if (result !== null) {
// 计算出结果后
// 将本身的节点，替换为数字类型的节点
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
}
}
}
复制代码我们定义一个访问者, 在上面定义BinaryExpression的属性的方法。运行结果如我们预期, const result = 1 + 1被处理为了const result = 2。但是我们将代码修改为const result = 1 + 2 + 3发现结果变为了 const result = 3 + 3, 这是为什么呢? 我们来看一下1 + 2 + 3的AST抽象语法树.
// 经过简化的AST
type: 'BinaryExpression'
- left
- left
- left
type: 'Literal'
value: 1
- opeartor: '+'
- right
type: 'Literal'
value: 2
- opeartor: '+'
- right
type: 'Literal'
value: 3
复制代码我们上面的代码的判断条件是。t.isNumericLiteral(childNode.left) && t.isNumericLiteral(childNode.right), 在这里只有最里层的AST是满足条件的。因为整个AST结构类似于, (1 + 2) + 3 => (left + rigth) + right。
解决办法是，将内部的 1 + 2的节点替换成数字节点3之后，将数字节点3的父路径(parentPath)重新执行BinaryExpression的方法(数字类型的3节点和right节点), 通过递归的方式，替换所有的节点。修改后的代码如下。
BinaryExpression(path) {
const childNode = path.node
let result = null
if (
t.isNumericLiteral(childNode.left) &&
t.isNumericLiteral(childNode.right)
) {
const operator = childNode.operator
switch (operator) {
case '+':
result = childNode.left.value + childNode.right.value
break
case '-':
result = childNode.left.value - childNode.right.value
break
case '/':
result = childNode.left.value / childNode.right.value
break
case '*':
result = childNode.left.value * childNode.right.value
break
}
}
if (result !== null) {
// 替换本节点为数字类型
path.replaceWith(
t.numericLiteral(result)
)
BinaryExpression(path.parentPath)
}
}
复制代码结果如我们预期, const result = 1 + 2 + 3 可以被正常的解析。但是这个插件还不具备对Math.abs(), Math.PI, 有符号的数字的处理，我们还需要在访问者上定义更多的属性。最后, 对于Math.abs函数的处理可以参考上面的源码.