一直对模板引擎的实现很好奇，正好看到了这篇文章，翻译一下，供大家学习、参考。原文和 GitHub 链接在文后。

我们编写一个最简单的模板引擎，并且探索一下它的底层实现。如果你想直接看代码的话，GitHub 是你的好朋友

语言设计

这里设计的模板语言非常基础。使用两种标签，变量和块。

<!-- 变量使用 `{{` 和 `}}` 作为标识-->
<div>{{my_var}}</div>
<!-- 块使用 `{%` 和 `%}` 作为标识-->
{% each items %}
    <div>{{it}}</div>
{% end %}

大多数的块需要使用关闭标签，关闭标签使用 {%end%}表示。

这个模板引擎能够处理基本的循环和条件语句，而且也支持在块中使用 callable。在我看来，能够在模板中调用任意的 Python 函数非常方便。

循环

使用循环可以遍历集合或者 iterable。

{% each people %}
   <div>{{it.name}}</div>
{% end %}
{% each [1, 2, 3] %}
   <div>{{it}}</div>
{% end %}
{% each records %}
    <div>{{..name}}</div>
{% end %}

在上面的例子里面，people 是一个集合， it 指向了当前迭代的元素。使用点分隔的路径会被解析成字典属性。使用 .. 可以访问外部上下文中的对象。

条件语句

条件语句不需要多解释。这个语言支持 if 和 else 结构，而且支持 ==, <=, >=, !=, is, <, > 这几个操作符。

{% ifnum 5 %}
    <div>more than 5</div>
{% else %}
    <div>less than or equal to 5</div>
{% end %}

调用块

Callable 可以通过模板上下文传递，并且使用普通位置参数或者具名参数调用。调用块不需要使用 end 关闭。

<!-- 使用普通参数... -->
<div class='date'>{% call prettify date_created %}</div>
<!-- ...使用具名参数 -->
<div>{% call log 'here' verbosity='debug' %}</div>

原理

在探索引擎是如何编译和渲染模板之前，我们需要了解下在内存中如何表示一个编译好的模板。

编译器使用抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）来表示计算机程序。AST 是对源代码进行词法分析（lexical analysis）的结果。AST 相对源代码来说有很多好处，比如说它不包含任何无关紧要的文本元素，比如说分隔符这种。而且，树中的节点可以使用属性来添加更多的功能，而不需要改动代码。

我们会解析并分析模板来构造这样一棵树，并用它来表示编译后的模板。渲染的时候，遍历这棵树，传给它对应的上下文，然后输出 HTML。

模板切词（tokenize）

解析的第一步是把内容分隔成不同的片段。每个片段可以是任意的 HTML 或者是一个标签。这里使用正则表达式和 split() 函数分隔文本。

VAR_TOKEN_START = '{{'
VAR_TOKEN_END = '}}'
BLOCK_TOKEN_START = '{%'
BLOCK_TOKEN_END = '%}'
TOK_REGEX = re.compile(r"(%s.*?%s|%s.*?%s)" %(
    VAR_TOKEN_START,
    VAR_TOKEN_END,
    BLOCK_TOKEN_START,
    BLOCK_TOKEN_END))

让我们来看一下 TOKREGEX。可以看到这个正则的意思是 TOKREGEX 要么是一个变量标签，要么是一个块标签，这是为了让变量标签和块标签都能够分隔文本。表达式的最外层是一个括号，用来捕获匹配到的文本。其中的 ? 表示非贪婪的匹配。我们想让我们的正则表达式是惰性的，并且在第一次匹配到的时候停下来。

下面这个例子实际展示了一下上面的正则:

>>> TOK_REGEX.split('{% each vars %}<i>{{it}}</i>{% endeach %}') ['{% each vars %}',<i>''{{it}}', '</i>, '{% endeach %}']

把每个片段封装成 Fragment 对象。这个对象包含了片段的类型，并且可以作为编译函数的参数。片段有以下四种类型

VAR_FRAGMENT = 0
OPEN_BLOCK_FRAGMENT = 1
CLOSE_BLOCK_FRAGMENT = 2
TEXT_FRAGMENT = 3