Vue源码--AST抽象语法树
概念介绍
在开发Vue的时候编译器会将模板语法编译成正常的HTML语法，而直接编译的时候是非常困难的，因此此时会借助AST抽象语法树进行周转，进而变为正常的HTML语法，使编译工作变得更加简单。
过程
抽象语法树的本质上是一个JS对象，Vue在审视所有HTML结构时是以字符串的新式进行的，最终将其解析为JS对象。AST抽象语法树服务于模板编译，将一种语法翻译为另一种语法。在Vue中将模板语法编译为HTML语法，自己作为中转站。
代码演变过程
抽象语法树与虚拟DOM节点的关系：
抽象语法树与虚拟DOM节点的关系
抽象语法树的终点是渲染函数（h函数）。
渲染函数（h函数）,它既是AST的产物，也是vnode(虚拟节点)的起源。h函数里面是不含指令的。
抽象语法树不会进行diff算法的并且抽象语法树不会直接生成虚拟节点，抽象语法树最终生成的是渲染函数的
相关算法储备
-
指针思想(JS中的指针只是字符串或者数组的一个下标位置，不同于C语言中的指针，多说一句，C语言中的指针是可以操作内存的)
在此列一个算法例子，体会指针在js中的应用：找出字符串aaaaaabbbbbbbcccccccccccccddddd'中，连续重复出现次数最多的字符。
在解这个算法的时候，既然有“最多”，那必然是有比较，而比较的对象至少得有两个，因此首先就要想到我们需要设置两个指针，而这两个指针的位置如何确定呢？再一看题目是“连续”，所以两指针的初始位置必然是相邻的，如下图：
image.png
确定了i，j两指针位置后，就开始进行比较了，比较过程中如果i，j指向的字符相同，则i不动，j后移；否则将j此刻的值赋给i，j后移一位，说明在赋值之前，i，j之前的字符都是相同的；开启新一轮i，j是否相同的比较，比较的结束条件是i不小于这个字符串的长度length。
分析完解题思路，代码就好写了：
// 给定一个字符串
var str = 'aaaaaabbbbbbbcccccccccccccddddd';
// 设置两指针
var i = 0, j = 1;
// 记录重复最多次数
var maxRepeat = 0;
// 记录重复最多的字符；
var maxRepeatStr= '';
// 当i还在范围内的时候，应该继续寻找
while(i <= str.length - 1) {
// 看i指向的字符和j指向的字符是不是不相同
if (str[i] ==== str[j]) {
j++;
} else {
// console.log(i+'和'+j+'之间的文字连续相同，字母'+str[i]+'重复了'+ (j - i) + '次')
// 和当前重复次数最多的进行比较
if (j - i > maxRepeat) {
// 如果当前文字重复次数（j-i）超过了此时的最大值
// 就让它成为最大值
maxRepeat = j - i;
maxRepeatStr = str[i]
}
i = j;
j++;
}
}
// 循环结束之后，就可以输出答案了
console.log('maxRepeatChar', maxRepeatChar)
- 递归深入-即规则复现
同上列举一个例子，体会递归的运算效率：试输出斐波那契数列的前10项，即1、1、2、3、5、8、13、21、34、55。然后请思考，代码是否有大量重复的计算？应该如何解决重复计算？
观察推理得出，这一列数字从第三项起都是自身得前两项之和，所以每次只要前两项相加即可，初级代码如下：
// 试输出斐波那契数列的前10项，即1、1、2、3、5、8、13、21、34、55
// 创建一个函数，功能是返回下标为n的这项的数字
// 递归需要有终点
function fib(n) {
console.log('fid-n:', n)
// 看下标n是不是0或1，如果是，返回常数1
// 如果不是，就递归
return n == 0 || n == 1 ? 1 : fib(n - 1) + fib(n - 2)
}
for (var i = 0; i < 9; i++) {
console.log(fib(i))
}
这样做的内存开销是非常大的，相当于每次计算都需要把前两项再计算一下
image.png
所以优化以上的算法，在此引入一个缓存的概念，这样每次计算的值都进行缓存，再进行下次计算时只需要把缓存里的两项拿出来做计算就可以。
for(var i = 0; i < 10; i ++) {
console.log(fib(i));
}
// 定义一个缓存对象，用来存放已经计算的项
var cache = {};
function fib(n) {
// 判断缓存对象中有没有这个值，如果有，直接返回
if (cache.hasOwnProperty(n)) {
return cache[n]
}
// 缓存对象没有这个值
// 看下标n是不是0或1，如果是，返回常数1
// 如果不是，就递归
var v = (n === 0 || n === 1) ? 1 : fib(n -1) + fib(n - 2);
// 写入缓存，也就是说，每算一个值，就要把这个值存入缓存对象
cache[n] = v;
return v;
}
- 递归的深入用法(离最终的AST算法越来越接近了~)
试将高维数组[1, 2, [3, [4, 5], 6], 7, [8], 9]变为图中所示的对象
{
children: [
{value: 1},
{ value: 2},
{ children: [
{value: 3},
{ children: [
{ value: 4},
{ value: 5}
]},
{value: 6}
]},
{ value: 7},
{ children: [
{ value: 8},
{ value: 9}
]}
]
}
这个算法是将多维数组处理为一个对象，从第一层去遍历，如果是数字，则存为对象，若是数组，则存为该层的一个子级chldren，再按照此规律处理自己里边的数字，数组，直到再没有数组为止。通常的做法是将这个数组作为整体去递归：
// 解法①
// 测试数组
var arr = [1,2, 3, [4, 5, [6, 7], 8], 9];
var indexI = 0;
// 转换函数
function convert(arr) {
indexI++;
// 准备一个结果数组
var result = [];
// 遍历传入的arr的每一项
for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
// 如果遍历到的数字是number，直接放进去
if (typeof arr[i] == "number") {
result.push({value: arr[i]})
} else if (Array.isArray(arr[i])) {
// 如果遍历到的是数组，先建一个children
result.push({
children: convert(arr[i])
})
console.log('result:', result)
}
}
// console.log('result:', result)
return result;
}
var obj = convert(arr)
console.log(indexI) // 3
console.log(obj)
// 解法②
// 测试数组
var arr1 = [1,2, 3, [4, 5, [6, 7], 8], 9];
var indexJ = 0;
// 转换函数
// 即写法1的递归次数小于写法②，写法②中，遇见任何类型数据都要递归一下
function convert1(item) {
indexJ++;
if (typeof item == 'number') {
return {value: item}
} else if (Array.isArray(item)) {
// 如果传进来的参数是数组
return {
children: item.map(_item => convert1(_item))
}
}
}
var obj1 = convert1(arr1)
console.log(indexJ) // 12
console.log(obj1)
4、堆栈
又名堆栈，它是一种运算受限的线性表，仅在表尾能进行插入和删除操作。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。
向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈。
后进先出(LIFO)特点：栈中的元素，最先进栈的必定最后出栈，后进栈的一定会先出栈。
JS中，栈可以用数组模拟。需要限制只能使用push()和pop()，不能使用unshift()和shift()。即数组尾是栈顶。
栈栈和递归非常像 词法分析的时候，经常要用到栈这个数据结构
image.png
试编写“智能重复”smartRepeat函数，实现：
将3[abc]变为abcabcabc
将3[2[a]2[b]]变为aabbaabbaabb
将2[1[a]3[b]2[3[c]4[d]]]变为abbbcccddddcccddddabbbcccddddcccdddd
不用考虑输入字符串是非法的情况，比如：
2[a3[b]]是错误的，应该补一个1，即2[1[a]3[b]]
[abc]是错误的，应该补一个1，即1[abc]
看到这个题目，是不是跟上面的指针的例子有点前后呼应了，指针的例子是找出重复的字符，而这这个例子则是按照[前的数字展开字符。
结合栈的概念，那这个例子的解法思路是：
-
遍历每一个字符，如果是数字，那么就将该数字压入栈①；如果是[，就把空字符串压入栈②；如果是字母，就用这个字符替换栈②顶的空字符串；
-
如果是]，就将栈①中的数字n弹栈，再把栈②中栈顶的字母重复n(这个数字)次数，从栈②中弹出，拼接到新栈②的顶上。
function smartRepeat(templateStr) {
let index = 0; // 指针
let stack1 = [], stack2 = []; // stack1存放数字，stack2存放临时字符串
var rest = templateStr; // 字符串剩余部分
while(index < templateStr.length - 1){ // 遍历
rest = templateStr.substring(index); // 剩余部分
if (/^\d+\[/.test(rest)){ // 看当前剩余部分是不是以数字和[开头
let times = Number(rest.match(/^(\d+)\[/)[1]); // 得到这个数字
stack1.push(times); // 就把数字压栈
stack2.push('') // 把空字符串压栈
index += times.toString().length + 1; // 让指针后移，times这个数字是多少位数，就后移多少位在加1
} else if (/^\w+]/.test(rest)){
// 如果是字母，那么此时就把栈顶这项改为这个字母
let word = rest.match(/^(\w+)\]/)[1];
stack2[stack2.length - 1] = word;
// 让指针后移，word这个数字是多少位数，就后移多少位在加1
index += word.length
} else {
// 如果这个字符是]，那么就
// Ⅰ将stack1弹栈，就把字符串栈②的栈②顶的元素重复刚刚这个数字次数，
let times_pop = stack1.pop();
// Ⅱ弹栈②(stack2)，
let word = stack2.pop();
// Ⅲ把字符串栈的新栈顶的元素重复刚刚弹出的那个字符串指定次数，拼接到新栈②顶上
// repeat 是es6的方法，比如'a'.repeat(3), 得到'aaa'
stack2[stack2.length - 1] += word.repeat(times_pop)
index += 1
}
}
// while结束之后，stack1和stack2中肯定还剩余1项。
// 返回栈2中剩下的这一项，重复栈1中剩下的这1项次数，组成这个字符串
// 如果剩的个数不对，那就是方括号]没有闭合
return stack2[0].repeat(stack1[0])
}
var str = smartRepeat('3[1[a]3[b]2[3[c]4[d]]]')
console.log(str) // abbbcccddddcccddddabbbcccddddcccddddabbbcccddddcccdddd
AST的形成
有了前面四部分的铺垫，基本掌握了AST所需要的算法及数据结构，下面给出一个模板字符串(相当于vue种template中的模板)
var templateString = `
<div class="box aa" id="mybox">
<h3>你好</h3>
<ul>
<li>A</li>
<li>B</li>
<li>C</li>
<li>D</li>
</ul>
</div>
`
var ast = parse(templateString)
console.log('ast:\n', ast)
parse函数就是将模板解析为AST，最终返回AST，解析过程和上例基本相同：
parse.js
export default function (templateString) {
// 指针
var index = 0;
// 剩余部分
var rest = '';
// 开始标记
var startRegExp = /^\<([a-z]+[1-6]?)(\s[^\<]+)?\>/;
// 结束标记
var endRegExp = /^\<\/([a-z]+[1-6]?)/;
// 准备两个栈；
var stack1 = [];
var stack2 = [{children: []}];
// 抓取结束标记前的文字
var wordRepExp = /^([^\<]+)\<\/[a-z]+[1-6]/
while (index < templateString.length - 1) {
rest = templateString.substring(index)
// console.log(templateString[index])
// 识别遍历到的这个字符，是不是一个开始标签
if (startRegExp.test(rest)) {
let tag = rest.match(startRegExp)[1];
let attrsString = rest.match(startRegExp)[2];
// console.log('检测到开始标记:', tag)
// 将开始标记推入栈中
stack1.push(tag)
stack2.push({children: [], tag: tag, attrs: parseAttrString(attrsString)})
// 指针移动标签的长度加2再加attrsString的长度，因为<>占两位
const attrLen = attrsString ? attrsString.length : 0;
index += tag.length + 2 + attrLen;
} else if (endRegExp.test(rest)) {
// 识别遍历到的字符，是不是结束标签
// 指针移动标签的长度加3，因为</>占三位
let tag = rest.match(endRegExp)[1];
// 此时tag一定是和stack1栈顶元素相同的
let pop_tag = stack1.pop();
if (tag == pop_tag) {
let pop_arr = stack2.pop();
if (stack2.length) {
// 检查stack2[stack2.length - 1]是否有children属性，如果没有就创建一个数组
stack2[stack2.length - 1].children.push(pop_arr)
}
} else {
throw new Error(stack1[stack1.length - 1] + '标签没有封闭')
}
// console.log('检测到结束标记:', tag)
index += tag.length + 3;
// console.log(stack1, JSON.stringify(stack2))
} else if (wordRepExp.test(rest)) {
// 识别遍历到的这个字符，是不是文字，并且不是全空
let word = rest.match(wordRepExp)[1];
// 看word是不是全是空
if (!/^\s+$/.test(rest)) {
// 不是空
// console.log('检测到文字-', word)
// 改变此时sctack2栈顶元素
stack2[stack2.length - 1].children.push({
'text': word,
'type': 3
})
}
// 指针移动标签的长度加字符长度
index += word.length;
} else {
// 标签中的文字
index++;
}
}
// console.log(stack2)
// 此时stack2就是我们之前默认放置的一项了，此时要返回这一项的children即可
return stack2[0].children[0];
}
在这个AST的分解过程，还有一个不能忽略的细节是：标签所带的属性，如class，id等，所以parseAttrString函数中就是对标签属性的处理：
parseAttrString.js
// 把attrsString 组装为数组之后返回
export default function (attrsString) {
if (!attrsString) return []
// console.log('attrsString', attrsString)
// 当前是否在引号内
var isYinhao = false;
// 断点
var point = 0;
// 结束数组
var result = [];
// 遍历attrsString，而不是用split()一个空格分隔
for (let i = 0; i < attrsString.length; i++) {
let char = attrsString[i];
if (char == '"') {
isYinhao = !isYinhao
} else if (char == ' ' && !isYinhao) {
// 遇见了空格，并且不在引号内
// console.log(i)
if (!/^\s*$/.test(attrsString.substring(point, i))) {
result.push(attrsString.substring(point, i).trim())
}
point = i;
}
}
// 循环结束之后，最后还剩一个属性k-v
result.push(attrsString.substring(point).trim())
// 下面的代码功能是：将["k=v","k=v", "k=v"]变为[{name: k, value: v}, {name: k, value: v}]这种类型
result = result.map(item => {
// 根据等号拆分
const o = item.match(/^(.+)="(.+)"$/);
return {
name: o[1],
value: o[2]
}
})
console.log(result)
return result
}
另外一种解释
import { compileToFunctions } from './compileToFunctions';
// Vue 对象
function Vue(options) {
// 获取模板
const selected = document.querySelector(options.el);
this.$mount(selected);
}
// mount 模板
Vue.prototype.$mount = function (el) {
const html = el.outerHTML;
compileToFunctions(html, {});
};
export default Vue;
使用querySelector的方式获取模板，查看如何解析模板。
