分析 Vue 3 源码中如何将模板表达式（如 `{{ message }}`）编译为渲染函数中的 JavaScript 表达式。 - 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

Vue 3 模板表达式编译：从“{{ message }}”到 JavaScript 代码的奇妙旅程

各位观众，晚上好！欢迎来到今天的“Vue 3 源码揭秘”特别节目。今天，我们要深入探讨 Vue 3 源码中一个非常核心的部分：模板表达式的编译。具体来说，我们将追踪 Vue 3 如何将我们熟悉的 {{ message }} 这样的模板表达式，转化为渲染函数中可执行的 JavaScript 表达式。这就像魔术师揭秘他的戏法一样，准备好见证奇迹了吗？

1. 模板编译概览：化茧成蝶的过程

首先，我们要对 Vue 3 的整个模板编译过程有一个宏观的认识。模板编译并非一蹴而就，而是一个复杂而精细的流程，大致可以分解为三个主要阶段：

阶段	描述	输入	输出
解析 (Parsing)	将模板字符串解析成抽象语法树 (AST)。这就像把一篇文章拆解成一个个句子、词语，并分析它们的语法结构。	模板字符串	AST (Abstract Syntax Tree)
转换 (Transformation)	遍历 AST，进行各种优化和转换。例如，处理指令 (directives)、事件绑定等。这就像对文章进行润色和修改，使其更符合表达的目的。	AST	经过优化的 AST
代码生成 (Code Generation)	将经过转换的 AST 转换成 JavaScript 渲染函数。这就像把文章翻译成另一种语言，使其可以被计算机执行。	经过优化的 AST	JavaScript 渲染函数

今天我们的重点是表达式的编译，它贯穿于这三个阶段，但主要集中在 转换 (Transformation) 和 代码生成 (Code Generation) 阶段。

2. 解析阶段：构建 AST 的骨架

在解析阶段，Vue 3 使用一个叫做 parse 的函数，将模板字符串转换为抽象语法树 (AST)。 AST 是一个树状结构，用于表示模板的语法结构。例如，对于模板 <div>{{ message }}</div>，解析后得到的 AST 可能如下所示 (简化版)：

{
  type: 'Root',
  children: [
    {
      type: 'Element',
      tag: 'div',
      children: [
        {
          type: 'Interpolation',
          content: {
            type: 'SimpleExpression',
            content: 'message',
            isStatic: false
          }
        }
      ]
    }
  ]
}

Root: AST 的根节点。
Element: 表示一个 HTML 元素，这里是 div。
Interpolation: 表示一个插值表达式，也就是 {{ message }}。
SimpleExpression: 表示一个简单的表达式，这里是 message。 isStatic: false 表示这个表达式不是静态的，它的值可能会发生变化。

这个 AST 结构清晰地描述了模板的组成部分和它们之间的关系。注意，content 字段存储了表达式的字符串内容，这为后续的转换和代码生成提供了基础。

3. 转换阶段：寻找宝藏的旅程

转换阶段的目标是遍历 AST，并对其进行各种优化和转换。对于我们的 {{ message }} 表达式，转换阶段的主要任务是：

识别插值表达式: 遍历 AST，找到 type 为 Interpolation 的节点。
创建 JavaScript 表达式: 将 SimpleExpression 节点的内容 (message) 转换为 JavaScript 表达式。

Vue 3 使用 transformExpression 转换器来处理表达式。这个转换器会检查表达式的类型，并根据类型进行不同的处理。对于 SimpleExpression，它会进行如下操作：

function transformExpression(node: RootNode | TemplateChildNode, context: TransformContext) {
  if (node.type === NodeTypes.INTERPOLATION) {
    const { content, loc } = node.content
    if (isSimpleIdentifier(content)) {
        node.content.content = `_ctx.${content}`
    } else {
        // ... (处理更复杂的表达式，如对象属性访问)
        // 例如：{{ obj.name }} => _ctx.obj.name
    }
  }
}

在这个例子中，isSimpleIdentifier 函数检查 content 是否是一个简单的标识符 (例如，变量名)。如果是，就将其转换为 _ctx.message。 _ctx 是一个特殊的变量，它指向组件的上下文对象，包含了组件的数据、方法等。

为什么是 _ctx？

_ctx 是 Vue 3 在渲染函数中用来访问组件实例的上下文的约定。通过 _ctx.message，我们可以在渲染函数中访问组件的 message 数据。这保证了数据响应式。当 message 的值发生变化时，渲染函数会被重新执行，从而更新视图。

如果表达式不是一个简单的标识符，例如 {{ obj.name }}，transformExpression 会进行更复杂的操作，将其转换为 _ctx.obj.name。

转换阶段的意义

转换阶段的关键在于将模板表达式转换为 JavaScript 代码。这个转换过程考虑了组件的上下文、数据的响应式等等，保证了渲染函数的正确性和性能。

4. 代码生成阶段：魔法的最终形态

代码生成阶段的目标是将经过转换的 AST 转换为 JavaScript 渲染函数。对于我们的 {{ message }} 表达式，代码生成器会将其转换为如下 JavaScript 代码：

function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createTextVNode(_toDisplayString(_ctx.message))
  ]))
}

让我们来分解一下这段代码：

render 函数: 这是生成的渲染函数，它接受一些参数，包括 _ctx (组件上下文)、_cache (缓存)、$props (props)、$setup (setup 函数返回的值)、$data (data)、$options (options)。
_openBlock() 和 _createBlock(): 这些是 Vue 3 的运行时辅助函数。 _openBlock() 用于创建一个动态块，_createBlock() 用于创建一个 VNode。
_createTextVNode(): 用于创建一个文本 VNode。
_toDisplayString(): 用于将表达式的值转换为字符串。确保表达式的值可以正确地显示在页面上。
_ctx.message: 这就是我们转换后的 JavaScript 表达式，它访问组件上下文中的 message 数据。

关键步骤： _toDisplayString(_ctx.message)

_toDisplayString 函数的作用是将任何类型的值转换为字符串，以便安全地显示在页面上。它的实现可能如下所示：

function toDisplayString(val) {
  return val == null
    ? ''
    : typeof val === 'object'
      ? JSON.stringify(val, null, 2)
      : String(val)
}

这个函数会处理 null、undefined 和对象类型的值。对于对象类型的值，它会使用 JSON.stringify 将其转换为 JSON 字符串，以便显示对象的属性。

代码生成器的核心思想

代码生成器的核心思想是利用 Vue 3 的运行时辅助函数，将 AST 节点转换为对应的 JavaScript 代码。这些运行时辅助函数提供了创建 VNode、更新 DOM 等功能，使得渲染函数可以高效地操作 DOM。

5. 总结：从模板到代码的完整流程

现在，让我们回顾一下整个模板表达式编译的流程：

解析 (Parsing): 将模板字符串解析成 AST。
转换 (Transformation): 遍历 AST，将 {{ message }} 转换为 _ctx.message。
代码生成 (Code Generation): 将 AST 转换为 JavaScript 渲染函数，其中包含 _toDisplayString(_ctx.message)。

通过这个流程，Vue 3 将我们熟悉的模板表达式 {{ message }} 转换为了渲染函数中可执行的 JavaScript 代码。这使得 Vue 3 可以高效地更新视图，并保持数据的响应式。

6. 深入源码：一些关键函数和数据结构

为了更好地理解模板表达式的编译过程，我们可以深入源码，了解一些关键的函数和数据结构。

函数/数据结构	描述	作用	示例
`parse`	解析器	将模板字符串解析成 AST	`parse('<div>{{ message }}</div>')`
`transform`	转换器	遍历 AST，进行各种优化和转换	`transform(ast, options)`
`generate`	代码生成器	将 AST 转换为 JavaScript 渲染函数	`generate(ast, options)`
`ASTNode`	AST 节点	表示 AST 中的一个节点	`{ type: 'Element', tag: 'div' }`
`TransformContext`	转换上下文	存储转换过程中的信息
`CodeGeneratorContext`	代码生成上下文	存储代码生成过程中的信息

通过深入源码，我们可以更好地理解 Vue 3 模板编译的实现细节，并掌握其核心思想。

7. 表达式编译的复杂性

虽然我们以 {{ message }} 为例，讲解了模板表达式的编译过程，但实际上，表达式的编译远比这复杂。 Vue 3 需要处理各种各样的表达式，包括：

简单的标识符: {{ message }}
对象属性访问: {{ obj.name }}
函数调用: {{ formatMessage(message) }}
三元表达式: {{ isVisible ? '显示' : '隐藏' }}
复杂的表达式: {{ obj.list[index].name }}

对于这些复杂的表达式，Vue 3 需要进行更复杂的转换和代码生成。例如，对于函数调用，Vue 3 需要确保函数在组件上下文中可以访问，并且可以正确地传递参数。

8. 总结与展望

今天我们一起探索了 Vue 3 模板表达式编译的奥秘，从简单的 {{ message }} 出发，了解了 Vue 3 如何将模板表达式转换为 JavaScript 渲染函数。这个过程涉及到解析、转换和代码生成三个阶段，每个阶段都有其独特的任务和挑战。

希望今天的分享能够帮助大家更好地理解 Vue 3 模板编译的原理，并在实际开发中更加灵活地使用模板表达式。模板编译是 Vue 3 框架的核心组成部分，理解它对于深入学习 Vue 3 非常重要。

感谢大家的观看，我们下期再见！