Vue3 AST解析器-源码解析

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上一篇文章Vue3 编译流程-源码解析中，我们从 packges/vue/src/index.ts 的入口开始，了解了一个 Vue 对象的编译流程，在文中我们提到 baseCompile 函数在执行过程中会生成 AST 抽象语法树，毫无疑问这是很关键的一步，因为只有拿到生成的 AST 我们才能遍历 AST 的节点进行 transform 转换操作，比如解析 v-if、v-for 等各种指令，或者对节点进行分析将满足条件的节点静态提升，这些都依赖之前生成的 AST 抽象语法树。那么今天我们就一起来看一下 AST 的解析，看看 Vue 是如何解析模板的。

1、生成 AST 抽象语法树

首先我们来重温一下 baseCompile 函数中有关 ast 的逻辑及后续的使用:

export function baseCompile(
  template: string | RootNode,
  options: CompilerOptions = {}
): CodegenResult {

  /* 忽略之前逻辑 */

  const ast = isString(template) ? baseParse(template, options) : template

  transform(
    ast,
    {/* 忽略参数 */}
  )

  return generate(
    ast,
    extend({}, options, {
      prefixIdentifiers
    })
  )
}

因为我已经将咱们不需要关注的逻辑注释处理，所以现在看函数体内的逻辑会非常清晰：

生成 ast 对象
将 ast 对象作为参数传入 transform 函数，对 ast 节点进行转换操作
将 ast 对象作为参数传入 generate 函数，返回编译结果

这里我们主要关注 ast 的生成。可以看到 ast 的生成有一个三目运算符的判断，如果传进来的 template 模板参数是一个字符串，那么则调用 baseParse 解析模板字符串，否则直接将 template 作为 ast 对象。baseParse 里做了什么事情才能生成 ast 呢？一起来看一下源码，

export function baseParse(
  content: string,
  options: ParserOptions = {}
): RootNode {
  const context = createParserContext(content, options) // 创建解析的上下文对象
  const start = getCursor(context) // 生成记录解析过程的游标信息
  return createRoot( // 生成并返回 root 根节点
    parseChildren(context, TextModes.DATA, []), // 解析子节点，作为 root 根节点的 children 属性
    getSelection(context, start)
  )
}

在 baseParse 的函数中我添加了注释，方便大家理解各个函数的作用，首先会创建解析的上下文，之后根据上下文获取游标信息，由于还未进行解析，所以游标中的 column、line、offset 属性对应的都是 template 的起始位置。之后就是创建根节点并返回根节点，至此ast 树生成，解析完成。

2、创建 AST 的根节点

export function createRoot(
  children: TemplateChildNode[],
  loc = locStub
): RootNode {
  return {
    type: NodeTypes.ROOT,
    children,
    helpers: [],
    components: [],
    directives: [],
    hoists: [],
    imports: [],
    cached: 0,
    temps: 0,
    codegenNode: undefined,
    loc
  }
}

看 createRoot 函数的代码，我们能发现该函数就是返回了一个 RootNode 类型的根节点对象，其中我们传入的 children 参数会被作为根节点的 children 参数。这里非常好理解，按树型数据结构来想象就可以。所以生成 ast 的关键点就会聚焦到 parseChildren 这个函数上来。parseChildren 函数如果不去看它的源码，见文之意也可以大致了解这是一个解析子节点的函数。接下来我们就来一起来看一下 AST 解析中最关键的 parseChildren 函数，还是老规矩，为了帮助大家理解，我会精简函数体内的逻辑。

3、解析子节点

function parseChildren(
  context: ParserContext,
  mode: TextModes,
  ancestors: ElementNode[]
): TemplateChildNode[] {
  const parent = last(ancestors) // 获取当前节点的父节点
  const ns = parent ? parent.ns : Namespaces.HTML
  const nodes: TemplateChildNode[] = [] // 存储解析后的节点

  // 当标签未闭合时，解析对应节点
  while (!isEnd(context, mode, ancestors)) {/* 忽略逻辑 */}

  // 处理空白字符，提高输出效率
  let removedWhitespace = false
  if (mode !== TextModes.RAWTEXT && mode !== TextModes.RCDATA) {/* 忽略逻辑 */}

  // 移除空白字符，返回解析后的节点数组
  return removedWhitespace ? nodes.filter(Boolean) : nodes
}

从上文代码中，可以知道 parseChildren 函数接收三个参数，context：解析器上下文，mode：文本数据类型，ancestors：祖先节点数组。而函数的执行中会首先从祖先节点中获取当前节点的父节点，确定命名空间，以及创建一个空数组，用来储存解析后的节点。之后会有一个 while 循环，判断是否到达了标签的关闭位置，如果不是需要关闭的标签，则在循环体内对源模板字符串进行分类解析。之后会有一段处理空白字符的逻辑，处理完成后返回解析好的 nodes 数组。在大家对于 parseChildren 的执行流程有一个初步理解之后，我们一起来看一下函数的核心，while 循环内的逻辑。

在 while 中解析器会判断文本数据的类型，只有当 TextModes 为 DATA 或 RCDATA 时会继续往下解析。

第一种情况就是判断是否需要解析 Vue 模板语法中的 “Mustache”语法 (双大括号) ，如果当前上下文中没有 v-pre 指令来跳过表达式，并且源模板字符串是以我们指定的分隔符开头的（此时 context.options.delimiters 中是双大括号），就会进行双大括号的解析。这里就可以发现，如果当你有特殊需求，不希望使用双大括号作为表达式插值，那么你只需要在编译前改变选项中的 delimiters 属性即可。

接下来会判断，如果第一个字符是 “<” 并且第二个字符是 '!'的话，会尝试解析注释标签，<!DOCTYPE 和 <!CDATA 这三种情况，对于 DOCTYPE 会进行忽略，解析成注释。

之后会判断当第二个字符是 “/” 的情况，“</” 已经满足了一个闭合标签的条件了，所以会尝试去匹配闭合标签。当第三个字符是 “>”，缺少了标签名字，会报错，并让解析器的进度前进三个字符，跳过 “</>”。

如果“</”开头，并且第三个字符是小写英文字符，解析器会解析结束标签。

如果源模板字符串的第一个字符是 “<”，第二个字符是小写英文字符开头，会调用 parseElement 函数来解析对应的标签。

当这个判断字符串字符的分支条件结束，并且没有解析出任何 node 节点，那么会将 node 作为文本类型，调用 parseText 进行解析。

最后将生成的节点添加进 nodes 数组，在函数结束时返回。

这就是 while 循环体内的逻辑，且是 parseChildren 中最重要的部分。在这个判断过程中，我们看到了双大括号语法的解析，看到了注释节点的怎样被解析的，也看到了开始标签和闭合标签的解析，以及文本内容的解析。精简后的代码在下方框中，大家可以对照上述的讲解，来理解一下源码。当然，源码中的注释也是非常详细了哟。

while (!isEnd(context, mode, ancestors)) {
  const s = context.source
  let node: TemplateChildNode | TemplateChildNode[] | undefined = undefined

  if (mode === TextModes.DATA || mode === TextModes.RCDATA) {
    if (!context.inVPre && startsWith(s, context.options.delimiters[0])) {
      /* 如果标签没有 v-pre 指令，源模板字符串以双大括号 `{{` 开头，按双大括号语法解析 */
      node = parseInterpolation(context, mode)
    } else if (mode === TextModes.DATA && s[0] === '<') {
      // 如果源模板字符串的第以个字符位置是 `!`
      if (s[1] === '!') {
    // 如果以 '<!--' 开头，按注释解析
        if (startsWith(s, '<!--')) {
          node = parseComment(context)
        } else if (startsWith(s, '<!DOCTYPE')) {
     // 如果以 '<!DOCTYPE' 开头，忽略 DOCTYPE，当做伪注释解析
          node = parseBogusComment(context)
        } else if (startsWith(s, '<![CDATA[')) {
          // 如果以 '<![CDATA[' 开头，又在 HTML 环境中，解析 CDATA
          if (ns !== Namespaces.HTML) {
            node = parseCDATA(context, ancestors)
          }
        }
      // 如果源模板字符串的第二个字符位置是 '/'
      } else if (s[1] === '/') {
        // 如果源模板字符串的第三个字符位置是 '>'，那么就是自闭合标签，前进三个字符的扫描位置
        if (s[2] === '>') {
          emitError(context, ErrorCodes.MISSING_END_TAG_NAME, 2)
          advanceBy(context, 3)
          continue
        // 如果第三个字符位置是英文字符，解析结束标签
        } else if (/[a-z]/i.test(s[2])) {
          parseTag(context, TagType.End, parent)
          continue
        } else {
          // 如果不是上述情况，则当做伪注释解析
          node = parseBogusComment(context)
        }
      // 如果标签的第二个字符是小写英文字符，则当做元素标签解析
      } else if (/[a-z]/i.test(s[1])) {
        node = parseElement(context, ancestors)
        
      // 如果第二个字符是 '?'，当做伪注释解析
      } else if (s[1] === '?') {
        node = parseBogusComment(context)
      } else {
        // 都不是这些情况，则报出第一个字符不是合法标签字符的错误。
        emitError(context, ErrorCodes.INVALID_FIRST_CHARACTER_OF_TAG_NAME, 1)
      }
    }
  }
  
  // 如果上述的情况解析完毕后，没有创建对应的节点，则当做文本来解析
  if (!node) {
    node = parseText(context, mode)
  }
  
  // 如果节点是数组，则遍历添加进 nodes 数组中，否则直接添加
  if (isArray(node)) {
    for (let i = 0; i < node.length; i++) {
      pushNode(nodes, node[i])
    }
  } else {
    pushNode(nodes, node)
  }
}

4、解析模板元素 Element

在 while 的循环内，各个分支判断分支内，我们能看到 node 会接收各种节点类型的解析函数的返回值。而这里我会详细的说一下 parseElement 这个解析元素的函数，因为这是我们在模板中用的最频繁的场景。

我先把 parseElement 的源码精简一下贴上来，然后来唠一唠里面的逻辑。

function parseElement(
  context: ParserContext,
  ancestors: ElementNode[]
): ElementNode | undefined {
  // 解析起始标签
  const parent = last(ancestors)
  const element = parseTag(context, TagType.Start, parent)
  
  // 如果是自闭合的标签或者是空标签，则直接返回。voidTag例如： `<img>`, `<br>`, `<hr>`
  if (element.isSelfClosing || context.options.isVoidTag(element.tag)) {
    return element
  }

  // 递归的解析子节点
  ancestors.push(element)
  const mode = context.options.getTextMode(element, parent)
  const children = parseChildren(context, mode, ancestors)
  ancestors.pop()

  element.children = children

  // 解析结束标签
  if (startsWithEndTagOpen(context.source, element.tag)) {
    parseTag(context, TagType.End, parent)
  } else {
    emitError(context, ErrorCodes.X_MISSING_END_TAG, 0, element.loc.start)
    if (context.source.length === 0 && element.tag.toLowerCase() === 'script') {
      const first = children[0]
      if (first && startsWith(first.loc.source, '<!--')) {
        emitError(context, ErrorCodes.EOF_IN_SCRIPT_HTML_COMMENT_LIKE_TEXT)
      }
    }
  }
  // 获取标签位置对象
  element.loc = getSelection(context, element.loc.start)

  return element
}

首先我们会获取当前节点的父节点，然后调用 parseTag 函数解析。

parseTag 函数会按的执行大体是以下流程：

首先匹配标签名。
解析元素中的 attribute 属性，存储至 props 属性
检测是否存在 v-pre 指令，若是存在的话，则修改 context 上下文中的 inVPre 属性为 true
检测自闭合标签，如果是自闭合，则将 isSelfClosing 属性置为 true
判断 tagType，是 ELEMENT 元素还是 COMPONENT 组件，或者 SLOT 插槽
返回生成的 element 对象

在获取到 element 对象后，会判断 element 是否是自闭合标签，或者是空标签，例如 <img>， <br>， <hr> ，如果是这种情况，则直接返回 element 对象。

然后我们会尝试解析 element 的子节点，将 element 压入栈中中，然后递归的调用 parseChildren 来解析子节点。

const parent = last(ancestors)

再回头看看 parseChildren 以及 parseElement 中的这行代码，就可以发现在将 element 入栈后，我们拿到的父节点就是当前节点。在解析完毕后，调用 ancestors.pop() ，使当前解析完子节点的 element 对象出栈，将解析后的 children 对象赋值给 element 的 children 属性，完成 element 的子节点解析，这里是个很巧妙的设计。

最后匹配结束标签，设置 element 的 loc 位置信息，返回解析完毕的 element 对象。

5、示例：模板元素解析

请看下方我们要解析的模板，图片中是解析过程中，保存解析后节点的栈的存储情况，

<div>
  <p>Hello World</p>
</div>

图中的黄色矩形是一个栈，当开始解析时，parseChildren 首先会遇到 div 标签，开始调用的 parseElement 函数。通过 parseTag 函数解析出了 div 元素，并将它压入栈中，递归解析子节点。第二次调用 parseChildren 函数，遇见 p 元素，调用 parseElement 函数，将 p 标签压入栈中，此时栈中有 div 和 p 两个标签。再次解析 p 中的子节点，第三次调用 parseChildren 标签，这次不会匹配到任何标签，不会生成对应的 node，所以会通过 parseText 函数去生成文本，解析出 node 为 HelloWorld，并返回 node。

将这个文本类型的 node 添加进 p 标签的 children 属性后，此时 p 标签的子节点解析完毕，弹出祖先栈，完成结束标签的解析后，返回 p 标签对应的 element 对象。

p 标签对应的 node 节点生成，并在 parseChildren 函数中返回对应 node。

div 标签在接收到 p 标签的 node 后，添加进自身的 children 属性中，出栈。此时祖先栈中就空空如也了。而 div 的标签完成闭合解析的逻辑后，返回 element 元素。

最终 parseChildren 的第一次调用返回结果，生成了 div 对应的 node 对象，也返回了结果，将这个结果作为 createRoot 函数的 children 参数传入，生成根节点对象，完成 ast 解析。

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