ES6 系列之 Babel 将 Generator 编译成了什么样子

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前言
本文就是简单介绍下 Generator 语法编译后的代码。
Generator
function* helloWorldGenerator() {
yield ‘hello’;
yield ‘world’;
return ‘ending’;
}
我们打印下执行的结果:
var hw = helloWorldGenerator();

console.log(hw.next()); // {value: “hello”, done: false}
console.log(hw.next()); // {value: “world”, done: false}
console.log(hw.next()); // {value: “ending”, done: true}
console.log(hw.next()); // {value: undefined, done: true}
Babel
具体的执行过程就不说了,我们直接在 Babel 官网的 Try it out 粘贴上述代码,然后查看代码被编译成了什么样子:
/**
* 我们就称呼这个版本为简单编译版本吧
*/
var _marked = /*#__PURE__*/ regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator);

function helloWorldGenerator() {
return regeneratorRuntime.wrap(
function helloWorldGenerator$(_context) {
while (1) {
switch ((_context.prev = _context.next)) {
case 0:
_context.next = 2;
return “hello”;

case 2:
_context.next = 4;
return “world”;

case 4:
return _context.abrupt(“return”, “ending”);

case 5:
case “end”:
return _context.stop();
}
}
},
_marked,
this
);
}
猛一看,好像编译后的代码还蛮少的,但是细细一看,编译后的代码肯定是不能用的呀,regeneratorRuntime 是个什么鬼?哪里有声明呀?mark 和 wrap 方法又都做了什么?
难道就不能编译一个完整可用的代码吗?
regenerator
如果你想看到完整可用的代码,你可以使用 regenerator,这是 facebook 下的一个工具,用于编译 ES6 的 generator 函数。
我们先安装一下 regenerator:
npm install -g regenerator
然后新建一个 generator.js 文件,里面的代码就是文章最一开始的代码,我们执行命令:
regenerator –include-runtime generator.js > generator-es5.js
我们就可以在 generator-es5.js 文件看到编译后的完整可用的代码。
而这一编译就编译了 700 多行…… 编译后的代码可以查看 generator-es5.js
总之编译后的代码还蛮复杂,我们可以从中抽离出大致的逻辑,至少让简单编译的那段代码能够跑起来。
mark 函数
简单编译后的代码第一段是这样的:
var _marked = /*#__PURE__*/ regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator);
我们查看完整编译版本中 mark 函数的源码:
runtime.mark = function(genFun) {
genFun.__proto__ = GeneratorFunctionPrototype;
genFun.prototype = Object.create(Gp);
return genFun;
};
这其中又涉及了 GeneratorFunctionPrototype 和 Gp 变量,我们也查看下对应的代码:
function Generator() {}
function GeneratorFunction() {}
function GeneratorFunctionPrototype() {}

var Gp = GeneratorFunctionPrototype.prototype =
Generator.prototype = Object.create(IteratorPrototype);

GeneratorFunction.prototype = Gp.constructor = GeneratorFunctionPrototype;

GeneratorFunctionPrototype.constructor = GeneratorFunction;

GeneratorFunctionPrototype[toStringTagSymbol] =
GeneratorFunction.displayName = “GeneratorFunction”;
这段代码构建了一堆看起来很复杂的关系链,其实这是参照着 ES6 规范构建的关系链:

图中 +@@toStringTag:s = ‘Generator’ 的就是 Gp,+@@toStringTag:s = ‘GeneratorFunction’ 的就是 GeneratorFunctionPrototype。
构建关系链的目的在于判断关系的时候能够跟原生的保持一致,就比如:
function* f() {}
var g = f();
console.log(g.__proto__ === f.prototype); // true
console.log(g.__proto__.__proto__ === f.__proto__.prototype); // true
为了简化起见,我们可以把 Gp 先设置为一个空对象,不过正如你在上图中看到的,next()、throw()、return() 函数都是挂载在 Gp 对象上,实际上,在完整的编译代码中,确实有为 Gp 添加这三个函数的方法:
// 117 行
function defineIteratorMethods(prototype) {
[“next”, “throw”, “return”].forEach(function(method) {
prototype[method] = function(arg) {
return this._invoke(method, arg);
};
});
}

// 406 行
defineIteratorMethods(Gp);
为了简单起见,我们将整个 mark 函数简化为:
runtime.mark = function(genFun) {
var generator = Object.create({
next: function(arg) {
return this._invoke(‘next’, arg)
}
});
genFun.prototype = generator;
return genFun;
};
wrap 函数
除了设置关系链之外,mark 函数的返回值 genFun 还作为了 wrap 函数的第二个参数传入:
function helloWorldGenerator() {
return regeneratorRuntime.wrap(
function helloWorldGenerator$(_context) {

},
_marked,
this
);
}
我们再看下 wrap 函数:
function wrap(innerFn, outerFn, self) {
var generator = Object.create(outerFn.prototype);
var context = new Context([]);
generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, self, context);

return generator;
}
所以当执行 var hw = helloWorldGenerator(); 的时候,其实执行的是 wrap 函数,wrap 函数返回了 generator,generator 是一个对象,原型是 outerFn.prototype, outerFn.prototype 其实就是 genFun.prototype,genFun.prototype 是一个空对象,原型上有 next() 方法。
所以当你执行 hw.next() 的时候,执行的其实是 hw 原型的原型上的 next 函数,next 函数执行的又是 hw 的 _invoke 函数:
generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, self, context);
innerFn 就是 wrap 包裹的那个函数,其实就是 helloWordGenerato$ 函数,呐,就是这个函数:
function helloWorldGenerator$(_context) {
while (1) {
switch ((_context.prev = _context.next)) {
case 0:
_context.next = 2;
return “hello”;

case 2:
_context.next = 4;
return “world”;

case 4:
return _context.abrupt(“return”, “ending”);

case 5:
case “end”:
return _context.stop();
}
}
}
而 context 你可以直接理解为这样一个全局对象:
var ContinueSentinel = {};

var context = {
done: false,
method: “next”,
next: 0,
prev: 0,
abrupt: function(type, arg) {
var record = {};
record.type = type;
record.arg = arg;

return this.complete(record);
},
complete: function(record, afterLoc) {
if (record.type === “return”) {
this.rval = this.arg = record.arg;
this.method = “return”;
this.next = “end”;
}

return ContinueSentinel;
},
stop: function() {
this.done = true;
return this.rval;
}
};
每次 hw.next 的时候,就会修改 next 和 prev 属性的值,当在 generator 函数中 return 的时候会执行 abrupt,abrupt 中又会执行 complete,执行完 complete,因为 this.next = end 的缘故,再执行就会执行 stop 函数。
我们来看下 makeInvokeMethod 函数:
var ContinueSentinel = {};

function makeInvokeMethod(innerFn, self, context) {
var state = ‘start’;

return function invoke(method, arg) {

if (state === ‘completed’) {
return {value: undefined, done: true};
}

context.method = method;
context.arg = arg;

while (true) {

state = ‘executing’;

var record = {
type: ‘normal’,
arg: innerFn.call(self, context)
};
if (record.type === “normal”) {

state = context.done
? ‘completed’
: ‘yield’;

if (record.arg === ContinueSentinel) {
continue;
}

return {
value: record.arg,
done: context.done
};

}
}
};
}
基本的执行过程就不分析了,我们重点看第三次执行 hw.next() 的时候:
第三次执行 hw.next() 的时候,其实执行了
this._invoke(“next”, undefined);
我们在 invoke 函数中构建了一个 record 对象:
var record = {
type: “normal”,
arg: innerFn.call(self, context)
};
而在 innerFn.call(self, context) 中,因为 _context.next 为 4 的缘故,其实执行了:
_context.abrupt(“return”, ‘ending’);
而在 abrupt 中,我们又构建了一个 record 对象:
var record = {};
record.type = ‘return’;
record.arg = ‘ending’;
然后执行了 this.complete(record),
在 complete 中,因为 record.type === “return”
this.rval = ‘ending’;
this.method = “return”;
this.next = “end”;
然后返回了全局对象 ContinueSentinel,其实就是一个全局空对象。
然后在 invoke 函数中,因为 record.arg === ContinueSentinel 的缘故,没有执行后面的 return 语句,就直接进入下一个循环。
于是又执行了一遍 innerFn.call(self, context),此时 _context.next 为 end, 执行了 _context.stop(), 在 stop 函数中:
this.done = true;
return this.rval; // this.rval 其实就是 `ending`
所以最终返回的值为:
{
value: ‘ending’,
done: true
};
之后,我们再执行 hw.next() 的时候,因为 state 已经是 ‘completed’ 的缘故,直接就返回 { value: undefined, done: true}
不完整但可用的源码
当然这个过程,看文字理解起来可能有些难度,不完整但可用的代码如下,你可以断点调试查看具体的过程:
(function() {
var ContinueSentinel = {};

var mark = function(genFun) {
var generator = Object.create({
next: function(arg) {
return this._invoke(“next”, arg);
}
});
genFun.prototype = generator;
return genFun;
};

function wrap(innerFn, outerFn, self) {
var generator = Object.create(outerFn.prototype);

var context = {
done: false,
method: “next”,
next: 0,
prev: 0,
abrupt: function(type, arg) {
var record = {};
record.type = type;
record.arg = arg;

return this.complete(record);
},
complete: function(record, afterLoc) {
if (record.type === “return”) {
this.rval = this.arg = record.arg;
this.method = “return”;
this.next = “end”;
}

return ContinueSentinel;
},
stop: function() {
this.done = true;
return this.rval;
}
};

generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, context);

return generator;
}

function makeInvokeMethod(innerFn, context) {
var state = “start”;

return function invoke(method, arg) {
if (state === “completed”) {
return {value: undefined, done: true};
}

context.method = method;
context.arg = arg;

while (true) {
state = “executing”;

var record = {
type: “normal”,
arg: innerFn.call(self, context)
};

if (record.type === “normal”) {
state = context.done ? “completed” : “yield”;

if (record.arg === ContinueSentinel) {
continue;
}

return {
value: record.arg,
done: context.done
};
}
}
};
}

window.regeneratorRuntime = {};

regeneratorRuntime.wrap = wrap;
regeneratorRuntime.mark = mark;
})();

var _marked = regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator);

function helloWorldGenerator() {
return regeneratorRuntime.wrap(
function helloWorldGenerator$(_context) {
while (1) {
switch ((_context.prev = _context.next)) {
case 0:
_context.next = 2;
return “hello”;

case 2:
_context.next = 4;
return “world”;

case 4:
return _context.abrupt(“return”, “ending”);

case 5:
case “end”:
return _context.stop();
}
}
},
_marked,
this
);
}

var hw = helloWorldGenerator();

console.log(hw.next());
console.log(hw.next());
console.log(hw.next());
console.log(hw.next());
ES6 系列
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ES6 系列预计写二十篇左右,旨在加深 ES6 部分知识点的理解,重点讲解块级作用域、标签模板、箭头函数、Symbol、Set、Map 以及 Promise 的模拟实现、模块加载方案、异步处理等内容。
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正文完
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