1 摘要
本篇是编译链专题的第二篇，详细解释Javascript源码到Token，再到抽象语法树（AST）的转换过程。本文组织方式，词法分析器与Token（章节2）；抽象语法树（章节3）。
2 词法分析器与Token生成
接前文说，Parser实例化后，开始语法分析，源码如下：
1. FunctionLiteral* Parser::ParseProgram(Isolate* isolate, ParseInfo* info) {
2. //省略很多....................
3. scanner_.Initialize();
4. scanner_.SkipHashBang();
5. FunctionLiteral* result = DoParseProgram(isolate, info);
6. MaybeResetCharacterStream(info, result);
7. MaybeProcessSourceRanges(info, result, stack_limit_);
8. HandleSourceURLComments(isolate, info->script());
9. //省略很多....................
10. return result;
11. }
语法分析的输入数据是Token，Token由词法分析器提供，代码3行词法分析器初始化的入口，源码如下：
1. void Scanner::Initialize() {
2. Init();
3. next().after_line_terminator = true;
4. Scan();
5. }
代码2行，词法分析器初始化，初始化完成后执行代码4行生成一个Token，注意 只生成一个！。Init()源码如下：
1. void Init() {
2. Advance();
3. current_ = &token_storage_[0];
4. next_ = &token_storage_[1];
5. next_next_ = &token_storage_[2];
6. found_html_comment_ = false;
7. scanner_error_ = MessageTemplate::kNone;
8. }
9. //分隔线.........................
10. template <bool capture_raw = false>
11. void Advance() {
12. if (capture_raw) {
13. AddRawLiteralChar(c0_);
14. }
15. c0_ = source_->Advance();
16. }
17. //分隔线..................
18. inline uc32 Advance() {
19. uc32 result = Peek();
20. buffer_cursor_++;
21. return result;
22. }
23. //分隔线....................
24. inline uc32 Peek() {
25. if (V8_LIKELY(buffer_cursor_ < buffer_end_)) {
26. return static_cast<uc32>(*buffer_cursor_);
27. } else if (ReadBlockChecked()) {
28. return static_cast<uc32>(*buffer_cursor_);
29. } else {
30. return kEndOfInput;
31. }
32. }
代码2行，Advance()前进一个字符，即读取源码中的下一个字符，代码11行是Advance()源码；代码15行c0_保存下一个字符，也就是将要分析的字符，source_->Advance()取出一个字符给c0_，它的源码在代码18行；代码20行buffer_cursor_是字符串指针，指针Javascript源码，输出一个字符给c0_之后，++操作是指向下一个字符；Peek()源码在24行。
返回void Init()方法，代码3~5行 current_,next_,next_next_是三个Token存储单元，分别保存了当前、下个、下下个Token。
返回void Scanner::Initialize(),代码4行，执行扫描，源码如下：
1. void Scanner::Scan() { Scan(next_); }
2. //分隔线.....................
3. void Scanner::Scan(TokenDesc* next_desc) {
4. next_desc->token = ScanSingleToken();
5. DCHECK_IMPLIES(has_parser_error(), next_desc->token == Token::ILLEGAL);
6. next_desc->location.end_pos = source_pos();
7. }
8. //分隔线......................
9. V8_INLINE Token::Value Scanner::ScanSingleToken() {
10. Token::Value token;
11. do {
12. next().location.beg_pos = source_pos();
13. if (V8_LIKELY(static_cast<unsigned>(c0_) <= kMaxAscii)) {
14. token = one_char_tokens[c0_];
15. switch (token) {//省略很多代码.....................
16. case Token::IDENTIFIER:
17. return ScanIdentifierOrKeyword();
18. default:
19. UNREACHABLE();
20. }
21. }
22. if (IsIdentifierStart(c0_) ||
23. (CombineSurrogatePair() && IsIdentifierStart(c0_))) {
24. return ScanIdentifierOrKeyword();
25. }
26. if (c0_ == kEndOfInput) {
27. return source_->has_parser_error() ? Token::ILLEGAL : Token::EOS;
28. }
29. token = SkipWhiteSpace();
30. // Continue scanning for tokens as long as we're just skipping whitespace.
31. } while (token == Token::WHITESPACE);
32. return token;
33. }
代码4行，扫描一个Token，扫描时需要对js源码进行拆分，拆分时使用了预先定义的模板，我们的测试代码中第一个字符是f，根据变量的定义规则，f是一个标识符，它可以是一个普通的变量名，也可以是function的首字母，所以进入代码16~17行。生成Token是根据预先设定的条件对源码中字符、单词进行逐个判断，其本质是有限状态自动机，预先设定的条件和字符匹配模板参见第三、四两篇文章。代码17行，进入ScanIdentifierOrKeyword()函数，源码如下：
1. V8_INLINE Token::Value Scanner::ScanIdentifierOrKeywordInner() {
2. STATIC_ASSERT(arraysize(character_scan_flags) == kMaxAscii + 1);
3. if (V8_LIKELY(static_cast<uint32_t>(c0_) <= kMaxAscii)) {
4. if (V8_LIKELY(c0_ != '\\')) {
5. uint8_t scan_flags = character_scan_flags[c0_];
6. DCHECK(!TerminatesLiteral(scan_flags));
7. //省略很多....................
8. AdvanceUntil([this, &scan_flags](uc32 c0) {
9. if (V8_UNLIKELY(static_cast<uint32_t>(c0) > kMaxAscii)) {
10. scan_flags |=
11. static_cast<uint8_t>(ScanFlags::kIdentifierNeedsSlowPath);
12. return true;
13. }
14. uint8_t char_flags = character_scan_flags[c0];
15. scan_flags |= char_flags;
16. });
17. if (V8_LIKELY(!IdentifierNeedsSlowPath(scan_flags))) {
18. //省略很多...................
19. }
20. can_be_keyword = CanBeKeyword(scan_flags);
21. } else {
22. //省略很多................
23. }
24. }
25. return ScanIdentifierOrKeywordInnerSlow(escaped, can_be_keyword);
26. }
上面的流程完成一次，生成一个Token，词法分析器返回给Token给语法分析器。
3 AST树生成
AST的生成由DoParseProgram()函数负责，源码如下：
1. FunctionLiteral* Parser::DoParseProgram(Isolate* isolate, ParseInfo* info) {
2. ParsingModeScope mode(this, allow_lazy_ ? PARSE_LAZILY : PARSE_EAGERLY);
3. FunctionLiteral* result = nullptr;
4. {
5. DeclarationScope* scope = outer->AsDeclarationScope();
6. scope->set_start_position(0);
7. FunctionState function_state(&function_state_, &scope_, scope);
8. ScopedPtrList<Statement> body(pointer_buffer());
9. int beg_pos = scanner()->location().beg_pos;
10. if (parsing_module_) {
11. //省略很多................
12. } else if (info->is_wrapped_as_function()) {
13. ParseWrapped(isolate, info, &body, scope, zone());
14. } else {
15. this->scope()->SetLanguageMode(info->language_mode());
16. ParseStatementList(&body, Token::EOS);
17. }
18. scope->set_end_position(peek_position());
19. if (is_strict(language_mode())) {
20. CheckStrictOctalLiteral(beg_pos, end_position());
21. }
22. if (is_sloppy(language_mode())) {
23. InsertSloppyBlockFunctionVarBindings(scope);
24. }
25. if (info->is_eval()) {
26. DCHECK(parsing_on_main_thread_);
27. info->ast_value_factory()->Internalize(isolate);
28. }
29. CheckConflictingVarDeclarations(scope);
30. }
31. info->set_max_function_literal_id(GetLastFunctionLiteralId());
32. return result;
33. }
代码2行，获取lazy选项；代码8行创建body对象，该对象用于暂存AST树，代码16行以body为输入，开始语法分析，源码如下：
1. void ParserBase<Impl>::ParseStatementList(StatementListT* body,
2. Token::Value end_token) {
3. DCHECK_NOT_NULL(body);
4. while (peek() == Token::STRING) {
5. //省略代码.........
6. }
7. TargetScopeT target_scope(this);
8. while (peek() != end_token) {
9. StatementT stat = ParseStatementListItem();
10. if (impl()->IsNull(stat)) return;
11. if (stat->IsEmptyStatement()) continue;
12. body->Add(stat);
13. }
14. }
代码4行，peek()方法查看当前Token，判断Token类型是否为字符串,此时token是function,它的类型是标识符，执行代码9行，ParseStatementListItem(),源码如下：
1. ParserBase<Impl>::ParseStatementListItem() {
2. switch (peek()) {
3. case Token::FUNCTION:
4. return ParseHoistableDeclaration(nullptr, false);
5. case Token::CLASS:
6. Consume(Token::CLASS);
7. return ParseClassDeclaration(nullptr, false);
8. case Token::VAR:
9. case Token::CONST:
10. return ParseVariableStatement(kStatementListItem, nullptr);
11. case Token::LET:
12. if (IsNextLetKeyword()) {
13. return ParseVariableStatement(kStatementListItem, nullptr);
14. }
15. break;
16. case Token::ASYNC:
17. if (PeekAhead() == Token::FUNCTION &&
18. !scanner()->HasLineTerminatorAfterNext()) {
19. Consume(Token::ASYNC);
20. return ParseAsyncFunctionDeclaration(nullptr, false);
21. }
22. break;
23. default:
24. break;
25. }
26. return ParseStatement(nullptr, nullptr, kAllowLabelledFunctionStatement);
27. }
通过上述代码中的case条件，决定下一步如何分析代码。在我们的测试代码中，function是第一个字符串，也是一个定义函数时的开始字符串。书写一条javascript语句时，能做“开始字符串”的类型有哪些？变量定义、常量定义、类定义都可以做“开始字符串”，这和上述代码中的case对应。前面提到token的类型是标识符，所以执行代码4行，分析函数声明定义，图1给出了V8的调用堆栈。
ParseVariableStatement()的作用是对语句进行分析。一条语句，可以是变量定义、函数定义等，js源码是由很多语句组成，所以会反复调用ParseStatementListItem()，最终生成语法树。
要点总结：
（1） 被忽略的秘诀是有限状态自动机，语法分过程的实现原理是有限自动机，在C++中使用switch case实现。弄明白各种宏模板和switch case，再看v8编译会事半功倍；
（2） 以函数为单位生成语法树，每个函数生成一棵抽象语法树；
（3） 因为有lazy编译技术，函数执行时才会编译；
（4） 抽象语法树保存在FunctionLiteral类结构中；
（5） 语法分析器驱动词法分析器工作，词法分析的token定义主要由以下几个宏模板组成。
1. #define IGNORE_TOKEN(name, string, precedence)
2. /* Binary operators */
3. /* ADD and SUB are at the end since they are UnaryOp */
4. #define BINARY_OP_TOKEN_LIST(T, E) \
5. #define EXPAND_BINOP_ASSIGN_TOKEN(T, name, string, precedence) \
6. T(ASSIGN_##name, string "=", 2)
7. #define EXPAND_BINOP_TOKEN(T, name, string, precedence) \
8. T(name, string, precedence)
9. #define TOKEN_LIST(T, K) \
10. T(TEMPLATE_SPAN, nullptr, 0) \
11. T(TEMPLATE_TAIL, nullptr, 0) \
12. /* BEGIN Property */ \
13. T(PERIOD, ".", 0) \
14. T(LBRACK, "[", 0) \
15. /* END Property */ \
16. /* END Member */ \
17. T(QUESTION_PERIOD, "?.", 0) \
18. T(LPAREN, "(", 0) \
19. /* END PropertyOrCall */ \
好了，今天到这里，下次见。
恳请读者批评指正、提出宝贵意见
微信：qq9123013 备注：v8交流 邮箱：[email protected]
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