阐述 Vue 3 源码中 `script setup` 语法糖的编译原理，它如何将顶级声明转换为 `setup` 函数的返回值。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

哈喽大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 Vue 3 里面那个让人又爱又恨的 script setup 语法糖。这玩意儿用起来是真爽，代码简洁，逻辑清晰，但你有没有想过，它背后到底做了些什么？那些“魔法”是怎么实现的？

今天我就来给大家扒一扒它的编译原理，让大家彻底搞清楚 script setup 是怎么把顶层声明变成 setup 函数的返回值的。

一、script setup 是个啥？

在开始之前，咱们先简单回顾一下 script setup 是个什么东西。简单来说，它就是 Vue 3 里面一种更简洁的编写组件的方式。它可以让你直接在 <script setup> 标签里面声明组件的状态、方法、计算属性等等，而不用显式地写 setup 函数。

举个例子，以前我们要这么写：

<template>
  <div>
    {{ count }}
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);

    const increment = () => {
      count.value++;
    };

    return {
      count,
      increment,
    };
  },
};
</script>

现在有了 script setup，我们可以这么写：

<template>
  <div>
    {{ count }}
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

<script setup>
import { ref } from 'vue';

const count = ref(0);

const increment = () => {
  count.value++;
};
</script>

是不是简洁了很多？但这里面有个问题：我们并没有显式地 return 任何东西啊！ Vue 到底是怎么知道 count 和 increment 要暴露给模板用的呢？这就是 script setup 的魔法所在。

二、编译流程概览

要搞清楚 script setup 的原理，我们首先要了解 Vue 3 的编译流程。 Vue 3 的编译过程大致可以分为以下几个步骤：

解析 (Parsing): 将 Vue 文件解析成抽象语法树 (AST)。
转换 (Transforming): 遍历 AST，进行各种转换操作，比如处理 script setup、指令、事件等等。
代码生成 (Code Generation): 将转换后的 AST 生成最终的 JavaScript 代码。

script setup 的处理主要发生在转换这个阶段。具体来说，Vue 编译器会识别 <script setup> 标签，然后对里面的代码进行分析和处理，最终生成一个 setup 函数。

三、script setup 的转换过程

现在我们来深入了解一下 script setup 的转换过程。这个过程可以分为以下几个关键步骤：

收集顶层声明 (Collect Top-Level Declarations): 编译器会遍历 <script setup> 里面的所有语句，找出所有的顶层声明，包括变量、函数、导入等等。
分析变量引用 (Analyze Variable References): 编译器会分析代码中哪些变量是被模板使用的，或者被其他导出的变量或函数使用的。
生成 setup 函数 (Generate setup Function): 编译器会根据收集到的信息，生成一个 setup 函数。这个函数会：
- 执行顶层声明的代码。
- 将需要暴露给模板的变量和函数 return 出去。
处理 defineProps、defineEmits 等宏 (Handle Macros): script setup 里面可以使用一些特殊的宏，比如 defineProps、defineEmits、defineExpose 等等。编译器会识别这些宏，并生成相应的代码。

接下来，我们来详细看看每个步骤。

1. 收集顶层声明

编译器会遍历 <script setup> 里面的所有语句，找出所有的顶层声明。这个过程其实就是简单的语法分析，识别出 const、let、var、function、import 等关键字。

例如，对于以下代码：

<script setup>
import { ref } from 'vue';

const count = ref(0);

function increment() {
  count.value++;
}
</script>

编译器会收集到以下信息：

类型	名称
import	ref
variable	count
function	increment

2. 分析变量引用

这一步是 script setup 的核心。编译器需要分析代码中哪些变量是被模板使用的，或者被其他导出的变量或函数使用的。只有被使用的变量才需要暴露给模板。

编译器会通过静态分析来判断变量的引用关系。简单来说，它会扫描整个 <template> 标签，找出所有使用了变量的地方。例如，如果模板里面有 {{ count }}，那么 count 变量就会被标记为需要暴露给模板。

对于以下代码：

<template>
  <div>
    {{ count }}
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

<script setup>
import { ref } from 'vue';

const count = ref(0);

function increment() {
  count.value++;
}

const unused = 'hello'; // 未使用的变量
</script>

编译器会分析出 count 和 increment 被模板使用，而 unused 没有被使用。

3. 生成 setup 函数

根据收集到的信息，编译器会生成一个 setup 函数。这个函数会：

执行顶层声明的代码。
将需要暴露给模板的变量和函数 return 出去。

对于上面的例子，编译器可能会生成类似以下的 setup 函数：

import { ref, openBlock, createElementBlock, toDisplayString, createElementVNode } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);

    function increment() {
      count.value++;
    }

    return {
      count,
      increment,
    };
  },
  render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
    return (openBlock(), createElementBlock("div", null, [
      createElementVNode("div", null, toDisplayString(_ctx.count), 1 /* TEXT */),
      createElementVNode("button", { onClick: _ctx.increment }, "Increment")
    ]))
  }
};

注意，这里 unused 变量没有被 return 出去，因为它没有被模板使用。

4. 处理 defineProps、defineEmits 等宏

script setup 里面可以使用一些特殊的宏，比如 defineProps、defineEmits、defineExpose 等等。这些宏实际上并不是真正的 JavaScript 函数，而是 Vue 编译器提供的特殊语法。

编译器会识别这些宏，并生成相应的代码。例如，defineProps 会被转换成 props 选项，defineEmits 会被转换成 emits 选项。

<script setup>
import { defineProps, defineEmits } from 'vue';

const props = defineProps({
  msg: String,
});

const emit = defineEmits(['update']);

const count = ref(0);

function increment() {
  count.value++;
  emit('update', count.value);
}
</script>

这段代码经过编译后，可能会生成类似以下的 setup 函数：

import { ref, defineComponent } from 'vue';

export default defineComponent({
  props: {
    msg: String,
  },
  emits: ['update'],
  setup(props, { emit }) {
    const count = ref(0);

    function increment() {
      count.value++;
      emit('update', count.value);
    }

    return {
      count,
      increment,
    };
  },
});

可以看到，defineProps 被转换成了 props 选项，defineEmits 被转换成了 emits 选项，并且 emit 函数也被注入到了 setup 函数的参数中。

四、更深入的细节

上面我们只是介绍了 script setup 编译原理的大致流程。实际上，编译器在处理 script setup 时，还会考虑很多细节问题，比如：

变量重名： 如果 <script setup> 里面的变量和组件的 props、emits 等选项重名了，编译器会如何处理？
作用域： <script setup> 里面的变量的作用域是什么？它和普通的 JavaScript 代码有什么区别？
性能优化： 编译器会如何优化生成的代码，以提高性能？

接下来，我们来简单讨论一下这些问题。

1. 变量重名

如果在 <script setup> 里面的变量和组件的 props、emits 等选项重名了，编译器会优先使用 props、emits 等选项。也就是说，<script setup> 里面的变量会被遮蔽掉。

例如：

<script setup>
import { defineProps } from 'vue';

const props = defineProps({
  msg: String,
});

const msg = 'hello'; // 这里的 msg 会被 props.msg 遮蔽掉
</script>

<template>
  <div>{{ msg }}</div> <!-- 这里会显示 props.msg 的值 -->
</template>

2. 作用域

<script setup> 里面的变量的作用域和普通的 JavaScript 代码有所不同。在 <script setup> 里面声明的变量，可以直接在模板中使用，而不需要显式地 return 出去。这是因为编译器会自动将这些变量添加到组件的 render 函数的作用域中。

但是，<script setup> 里面的变量仍然遵循 JavaScript 的作用域规则。也就是说，如果你在函数里面声明了一个变量，那么它只能在函数内部使用。

3. 性能优化

编译器在生成 setup 函数时，会进行一些性能优化，比如：

静态提升 (Static Hoisting): 如果一个变量的值在组件的整个生命周期内都不会改变，那么编译器会将这个变量提升到组件的外部，以避免重复计算。
缓存事件处理函数 (Event Handler Caching): 如果一个事件处理函数在组件的整个生命周期内都不会改变，那么编译器会将这个函数缓存起来，以避免重复创建函数实例。

五、script setup 的优势与局限

script setup 作为 Vue 3 的一个重要特性，带来了很多优势：

代码简洁： 可以省略 setup 函数，代码更加简洁易懂。
性能更好： 编译器可以更好地优化代码，提高性能。
更好的类型推导： 可以更好地利用 TypeScript 的类型推导能力。

但是，script setup 也有一些局限性：

调试困难： 由于编译器做了很多转换，调试起来可能会比较困难。
学习成本： 需要学习一些新的语法和概念。

六、总结

script setup 是 Vue 3 中一个非常强大的语法糖，它可以让你更简洁、更高效地编写 Vue 组件。理解 script setup 的编译原理，可以帮助你更好地使用它，并且在遇到问题时能够更快地找到解决方案。

总的来说，script setup 的编译过程可以概括为以下几个步骤：

步骤	描述
1. 收集顶层声明	遍历 `<script setup>`，收集所有顶层声明（变量、函数、导入等）。
2. 分析变量引用	分析代码中哪些变量被模板使用，或者被其他导出的变量或函数使用。
3. 生成 `setup` 函数	根据收集到的信息，生成一个 `setup` 函数，执行顶层声明的代码，并将需要暴露给模板的变量和函数 `return` 出去。
4. 处理宏	处理 `defineProps`、`defineEmits`、`defineExpose` 等宏，将它们转换成相应的组件选项。

希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解 script setup 的原理。如果大家还有什么疑问，欢迎随时提问！谢谢大家！

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