理解 Babel 插件

前言

相信目前常与 ES6 代码打交道的同学对 Babel 应该不会陌生，在 ES6 代码被编译转化为 ES5 代码的过程中，Babel 插件显得尤为重要，我们最后经由 Babel 生成的代码取决于插件在这一层中做了什么事，在探索这其中的过程之前，我们先来了解下一些所需的基础知识。

抽象语法树

Babel 的工作流可以用下面一张图来表示，代码首先经由 babylon 解析成抽象语法树（AST），后经一些遍历和分析转换（主要过程），最后根据转换后的 AST 生成新的常规代码。

在这其中，理解清楚 AST 十分重要，我们之所以需要将代码转换为 AST 也是为了让计算机能够更好地进行理解。我们可以来看看下面这段代码被解析成 AST 后对应的结构图：

function abs(number) {
  if (number >= 0) {  // test
    return number;  // consequent
  } else {
    return -number; // alternate
  }
}

所有的 AST 根节点都是 Program 节点，从上图中我们可以看到解析生成的 AST 的结构的各个 Node 节点都很细微，Babylon AST 有个文档对每个节点类型都做了详细的说明，你可以对照各个节点类型在这查找到所需要的信息。在这个例子中，我们主要关注函数声明里的内容， IfStatement 对应代码中的 if...else 区块的内容，我们先对条件（test）进行判断，这里是个简单的二进制表达式，我们的分支也会从这个条件继续进行下去，consequent代表条件值为 true 的分支，alternate 代表条件值为 false 的分支，最后两条分支各自在 ReturnStatement 节点进行返回。

了解 AST 各个节点的类型是后续编写插件的关紧，AST 通常情况下都是比较复杂的，上述一段简单的函数定义也生成了比较大的 AST，对于一些复杂的程序，我们可以借助 astexplorer 来帮我们分析 AST 的结构。

遍历节点

在插件里进行节点遍历需要先了解 visitor 和 path 的概念，前者相当于从众多节点类型中选择开发者所需要的节点，后者相当于对节点之间的关系的访问。

visitor

Babel 使用 babel-traverse 进行树状的遍历，对于 AST 树上的每一个分支我们都会先向下遍历走到尽头，然后向上遍历退出遍历过的节点寻找下一个分支。Babel 提供我们一个 visitor 对象供我们获取 AST 里所需的具体节点来进行访问，比如我只想访问 if...else 生成的节点，我们可以在 visitor 里指定获取它所对应的节点：

const visitor = {
  IfStatement() {
    console.log('get if');
  }
};

继续上述所说的遍历，其实这种遍历会让每个节点都会被访问两次，一次是向下遍历代表进入（enter），一次是向上退出（exit）。因此实际上每个节点都会有 enter 和 exit 方法，在实际操作的时候需要注意这种遍历方式可能会引起的一些问题，上述例子是省略掉 enter 的简写。

const visitor = {
  IfStatement: {
    enter() {},
    exit() {}
  }
}

path

visitor 模式中我们对节点的访问实际上是对节点路径的访问，在这个模式中我们一般把 path 当作参数传入节点选择器中。path 表示两个节点之间的连接，通过这个对象我们可以访问到节点、父节点以及进行一系列跟节点操作相关的方法（类似 DOM 的操作）。

var babel = require('babel-core');
var t = require('babel-types');

const code = `d = a + b + c`;

const visitor = {
	Identifier(path) {
		console.log(path.node.name);  // d a b c
	}
};

const result = babel.transform(code, {
	plugins: [{
		visitor: visitor
	}]
});

替换节点

具备了 AST 相关知识和了解 visitor、path 后，就可以编写一个简单的 Babel 插件了。我们要把上述的 abs 函数换成原生支持的 Math.abs 来进行调用 。

首先我们先解析下 abs(-8) 的 AST 结构，直接从表达式语句（ExpressionStatement）开始：

{
  type: "ExpressionStatement",
  expression: {
    type: "CallExpression",
    callee: {
      type: "Identifier",
      name: "abs"
    },
    arguments: [{
      type: "UnaryExpression",
      operator: "-",
      prefix: true,
      arguments: {
        type: "NumericLiteral",
        value: 8
      }
    }]
  }
}

我们可以看到表达式语句下面的 expression 主要是函数调用表达式（CallExpression），因此我们也需要创建一个函数调用表达式，此外，Math.abs 是一个二元操作表达式，属于 MemberExpression 类型。上述两个 AST 节点我们可以借助 babel-types 里提供的一些方法帮我们快速创建。

// 创建函数调用表达式
t.CallExpression(
  // 创建对象属性引用
	t.MemberExpression(t.identifier('Math'), t.identifier('abs')), 
	// 原始节点函数调用参数
	path.node.arguments 
)

最后我们需要对此次函数调用不符合的节点进行过滤，过滤掉名字不等于 abs 的函数调用，因为 Babel 在遍历的过程是递归的，如果不过滤做限制的话，程序将会一直运行最终报调用栈超过阈值的错误。

RangeError: unknown: Maximum call stack size exceeded

最终代码如下：

var babel = require('babel-core');
var t = require('babel-types');

const code = `abs(-8);`;

const visitor = {
	CallExpression(path) {
		if (path.node.callee.name !== 'abs') return;

		path.replaceWith(t.CallExpression(
			t.MemberExpression(t.identifier('Math'), t.identifier('abs')),
			path.node.arguments
		));
	}
};

const result = babel.transform(code, {
	plugins: [{
		visitor: visitor
	}]
});

// Math.abs(-8)
console.log(result.code);

上述例子使用了 transform api 直接解析转换生成了新的代码，另外在单独编写 Babel 插件的时候，暴露的参数里一般都含有常用的 babel-types 对象供使用。

export default function({ types: t }) {
  return {
    visitor: {}
  };
}

总结

通过编写 Babel 插件我们能对 AST 有一定的了解，另外，我认为现阶段 Babel 插件不仅仅止于对 ES6 代码的转换上，npm 上有一系列的插件覆盖了许多适合的应用场景，后续具有一定的探索性。

Reference

• babylon-spec
• babel-types
• babel-for-es6-and-beyond
• understanding-asts-building-babel-plugin
• babel-handbook