关于前端:AST抽象语法树

作为一个前端同学，不论你是否晓得AST是个什么货色，但一点也不影响你在工作中应用它。咱们平时我的项目中用到的less、babel、eslint、代码压缩以及JavaScript代码可能运行在浏览器中等，都是建设在AST的根底上。在理解了AST相干常识后，你也能够本人折腾点货色进去，给枯燥无聊的工作找点乐趣。

什么是AST

AST（Abstract Syntax Tree），中文叫做形象语法树，是源代码语法结构的一种形象示意。它以树状的模式体现编程语言的语法结构，树上的每个节点都示意源代码中的一种构造。之所以说语法"形象"的，是因为这里的语法并不会示意出实在语法中呈现的每个细节。比方，嵌套括号被隐含在树的构造中，并没有以节点的模式出现；而相似于if-condition-then这样的条件跳转语句，能够应用带有三个分支的节点来示意。（以上概念来自维基百科）。

JavaScript AST转换工具

对于JavaScript而言，能够通过JS Parser将JS代码转换成AST。目前比拟常见的JS Parser如下：

esprima（风行库）
Babylon（babel中应用）
acorn（webpack中应用）
espree（在acorn根底上衍生而来，eslint中应用）
astexplorer（在线生成工具，可选不同的JS Parser实时查看）

本文中的例子均是应用esprima来实现。

如何将代码转换成AST

在将代码转换成AST的过程中，有两个重要的阶段：词法剖析（Lexical Analysis）和语法分析（Syntax Analysis）。

词法剖析

也称为分词，是将字符串模式的代码转换为标记（token）序列的过程。这里的token是一个字符串，是形成源代码的最小单位，相似于英语中单词。词法剖析也能够了解成将英文字母组合成单词的过程。词法剖析过程中不会关怀单词之间的关系。比方：词法剖析过程中可能将括号标记成token，但并不会校验括号是否匹配。

JavaScript中的token次要蕴含以下几种：

关键字：var、let、const等
标识符：没有被引号括起来的间断字符，可能是一个变量，也可能是 if、else 这些关键字，又或者是 true、false 这些内置常量
运算符： +、-、 *、/ 等
数字：像十六进制，十进制，八进制以及迷信表达式等
字符串：变量的值等
空格：间断的空格，换行，缩进等
正文：行正文或块正文都是一个不可拆分的最小语法单元
标点：大括号、小括号、分号、冒号等

以下是const a = 'hello world'通过esprima词法剖析后生成的tokens。

[    {        "type": "Keyword",        "value": "const"    },    {        "type": "Identifier",        "value": "a"    },    {        "type": "Punctuator",        "value": "="    },    {        "type": "String",        "value": "'hello world'"    }]

语法分析

也称为解析器，是将词法剖析产生的token依照某种给定的模式文法转换成AST的过程。也就是把单词组合成句子的过程。在转换过程中会验证语法，语法如果有错的话，会抛出语法错误。

上述const a = 'hello world'通过语法分析后生成的AST如下：

{  "type": "Program",  "body": [    {      "type": "VariableDeclaration",      "declarations": [        {          "type": "VariableDeclarator",          "id": {            "type": "Identifier",            "name": "a"          },          "init": {            "type": "Literal",            "value": "hello world",            "raw": "'hello world'"          }        }      ],      "kind": "const"    }  ],  "sourceType": "script"}

在拿到了AST后，咱们就能够剖析AST，在此基础上做一些本人的事件。比方最简略的将代码中的某一变量都替换成另一个名字。

实际

上面咱们来实现将上述代码中定义的变量a替换成变量b。要实现这个需要，咱们须要将源代码转换成AST，而后在此基础上进行一些操作，更改树的内容，之后再把AST转换成指标代码。也就是要经验 解析 -> 转换 -> 生成 的过程。

首先咱们须要剖析源代码生成的AST和指标代码生成的AST具体有何不同。
以下是const b = 'hello world'生成的AST：

{  "type": "Program",  "body": [    {      "type": "VariableDeclaration",      "declarations": [        {          "type": "VariableDeclarator",          "id": {            "type": "Identifier",            "name": "b" // 这里不同          },          "init": {            "type": "Literal",            "value": "hello world",            "raw": "'hello world'"          }        }      ],      "kind": "const"    }  ],  "sourceType": "script"}

通过比照剖析，发现惟一的不同就是type为Identifier的id的name属性值不一样。接下来就能够通过批改AST来实现咱们的需要了。

咱们须要装置estraverse（遍历AST）和escodegen（依据AST生成JS）这两个包。

const esprima = require('esprima');const estraverse = require('estraverse');const escodegen = require('escodegen');const program = "const a = 'hello world'";const ASTree = esprima.parseScript(program);estraverse.traverse(ASTree, {    enter(node) {        changeAToB(node);    }});const ASTreeAfterChange = escodegen.generate(tree);console.log(ASTreeAfterChange); // const b = 'hello world'function changeAToB(node) {    if (node.type === 'Identifier') {        node.name = 'b';    }}

看，是不是很容易就能够实现。把握了AST的常识后，咱们能做很多事件，各种babel的插件也是这么产生的，只不过用的库不一样。

如何实现一个babel插件能够参考官网Babel 插件手册

参考文章

【你应该理解的】形象语法树AST
平庸前端码农之变质 — AST
Babel 插件手册