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ES6 系列之 Babel 将 Generator 编译成了什么样子

日期:2018-11-06点击:439

前言

本文就是简单介绍下 Generator 语法编译后的代码。

Generator

function* helloWorldGenerator() { yield 'hello'; yield 'world'; return 'ending'; }

我们打印下执行的结果:

var hw = helloWorldGenerator(); console.log(hw.next()); // {value: "hello", done: false} console.log(hw.next()); // {value: "world", done: false} console.log(hw.next()); // {value: "ending", done: true} console.log(hw.next()); // {value: undefined, done: true}

Babel

具体的执行过程就不说了,我们直接在 Babel 官网的 Try it out 粘贴上述代码,然后查看代码被编译成了什么样子:

/** * 我们就称呼这个版本为简单编译版本吧 */ var _marked = /*#__PURE__*/ regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator); function helloWorldGenerator() { return regeneratorRuntime.wrap( function helloWorldGenerator$(_context) { while (1) { switch ((_context.prev = _context.next)) { case 0: _context.next = 2; return "hello"; case 2: _context.next = 4; return "world"; case 4: return _context.abrupt("return", "ending"); case 5: case "end": return _context.stop(); } } }, _marked, this ); }

猛一看,好像编译后的代码还蛮少的,但是细细一看,编译后的代码肯定是不能用的呀,regeneratorRuntime 是个什么鬼?哪里有声明呀?markwrap 方法又都做了什么?

难道就不能编译一个完整可用的代码吗?

regenerator

如果你想看到完整可用的代码,你可以使用 regenerator,这是 facebook 下的一个工具,用于编译 ES6 的 generator 函数。

我们先安装一下 regenerator:

npm install -g regenerator

然后新建一个 generator.js 文件,里面的代码就是文章最一开始的代码,我们执行命令:

regenerator --include-runtime generator.js > generator-es5.js

我们就可以在 generator-es5.js 文件看到编译后的完整可用的代码。

而这一编译就编译了 700 多行…… 编译后的代码可以查看 generator-es5.js

总之编译后的代码还蛮复杂,我们可以从中抽离出大致的逻辑,至少让简单编译的那段代码能够跑起来。

mark 函数

简单编译后的代码第一段是这样的:

var _marked = /*#__PURE__*/ regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator);

我们查看完整编译版本中 mark 函数的源码:

runtime.mark = function(genFun) { genFun.__proto__ = GeneratorFunctionPrototype; genFun.prototype = Object.create(Gp); return genFun; };

这其中又涉及了 GeneratorFunctionPrototype 和 Gp 变量,我们也查看下对应的代码:

function Generator() {} function GeneratorFunction() {} function GeneratorFunctionPrototype() {} ... var Gp = GeneratorFunctionPrototype.prototype = Generator.prototype = Object.create(IteratorPrototype); GeneratorFunction.prototype = Gp.constructor = GeneratorFunctionPrototype; GeneratorFunctionPrototype.constructor = GeneratorFunction; GeneratorFunctionPrototype[toStringTagSymbol] = GeneratorFunction.displayName = "GeneratorFunction";

这段代码构建了一堆看起来很复杂的关系链,其实这是参照着 ES6 规范构建的关系链:

regenerator

图中 +@@toStringTag:s = 'Generator' 的就是 Gp,+@@toStringTag:s = 'GeneratorFunction' 的就是 GeneratorFunctionPrototype。

构建关系链的目的在于判断关系的时候能够跟原生的保持一致,就比如:

function* f() {} var g = f(); console.log(g.__proto__ === f.prototype); // true console.log(g.__proto__.__proto__ === f.__proto__.prototype); // true

为了简化起见,我们可以把 Gp 先设置为一个空对象,不过正如你在上图中看到的,next()、 throw()、return() 函数都是挂载在 Gp 对象上,实际上,在完整的编译代码中,确实有为 Gp 添加这三个函数的方法:

// 117 行 function defineIteratorMethods(prototype) { ["next", "throw", "return"].forEach(function(method) { prototype[method] = function(arg) { return this._invoke(method, arg); }; }); } // 406 行 defineIteratorMethods(Gp);

为了简单起见,我们将整个 mark 函数简化为:

runtime.mark = function(genFun) { var generator = Object.create({ next: function(arg) { return this._invoke('next', arg) } }); genFun.prototype = generator; return genFun; };

wrap 函数

除了设置关系链之外,mark 函数的返回值 genFun 还作为了 wrap 函数的第二个参数传入:

function helloWorldGenerator() { return regeneratorRuntime.wrap( function helloWorldGenerator$(_context) { ... }, _marked, this ); }

我们再看下 wrap 函数:

function wrap(innerFn, outerFn, self) { var generator = Object.create(outerFn.prototype); var context = new Context([]); generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, self, context); return generator; }

所以当执行 var hw = helloWorldGenerator(); 的时候,其实执行的是 wrap 函数,wrap 函数返回了 generator,generator 是一个对象,原型是 outerFn.prototype, outerFn.prototype 其实就是 genFun.prototypegenFun.prototype 是一个空对象,原型上有 next() 方法。

所以当你执行 hw.next() 的时候,执行的其实是 hw 原型的原型上的 next 函数,next 函数执行的又是 hw 的 _invoke 函数:

generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, self, context);

innerFn 就是 wrap 包裹的那个函数,其实就是 helloWordGenerato$ 函数,呐,就是这个函数:

function helloWorldGenerator$(_context) { while (1) { switch ((_context.prev = _context.next)) { case 0: _context.next = 2; return "hello"; case 2: _context.next = 4; return "world"; case 4: return _context.abrupt("return", "ending"); case 5: case "end": return _context.stop(); } } }

而 context 你可以直接理解为这样一个全局对象:

var ContinueSentinel = {}; var context = { done: false, method: "next", next: 0, prev: 0, abrupt: function(type, arg) { var record = {}; record.type = type; record.arg = arg; return this.complete(record); }, complete: function(record, afterLoc) { if (record.type === "return") { this.rval = this.arg = record.arg; this.method = "return"; this.next = "end"; } return ContinueSentinel; }, stop: function() { this.done = true; return this.rval; } };

每次 hw.next 的时候,就会修改 next 和 prev 属性的值,当在 generator 函数中 return 的时候会执行 abrupt,abrupt 中又会执行 complete,执行完 complete,因为 this.next = end 的缘故,再执行就会执行 stop 函数。

我们来看下 makeInvokeMethod 函数:

var ContinueSentinel = {}; function makeInvokeMethod(innerFn, self, context) { var state = 'start'; return function invoke(method, arg) { if (state === 'completed') { return { value: undefined, done: true }; } context.method = method; context.arg = arg; while (true) { state = 'executing'; var record = { type: 'normal', arg: innerFn.call(self, context) }; if (record.type === "normal") { state = context.done ? 'completed' : 'yield'; if (record.arg === ContinueSentinel) { continue; } return { value: record.arg, done: context.done }; } } }; }

基本的执行过程就不分析了,我们重点看第三次执行 hw.next() 的时候:

第三次执行 hw.next() 的时候,其实执行了

this._invoke("next", undefined);

我们在 invoke 函数中构建了一个 record 对象:

var record = { type: "normal", arg: innerFn.call(self, context) };

而在 innerFn.call(self, context) 中,因为 _context.next 为 4 的缘故,其实执行了:

_context.abrupt("return", 'ending');

而在 abrupt 中,我们又构建了一个 record 对象:

var record = {}; record.type = 'return'; record.arg = 'ending';

然后执行了 this.complete(record)

在 complete 中,因为 record.type === "return"

this.rval = 'ending'; this.method = "return"; this.next = "end";

然后返回了全局对象 ContinueSentinel,其实就是一个全局空对象。

然后在 invoke 函数中,因为 record.arg === ContinueSentinel 的缘故,没有执行后面的 return 语句,就直接进入下一个循环。

于是又执行了一遍 innerFn.call(self, context),此时 _context.next 为 end, 执行了 _context.stop(), 在 stop 函数中:

this.done = true; return this.rval; // this.rval 其实就是 `ending`

所以最终返回的值为:

{ value: 'ending', done: true };

之后,我们再执行 hw.next() 的时候,因为 state 已经是 'completed' 的缘故,直接就返回 { value: undefined, done: true}

不完整但可用的源码

当然这个过程,看文字理解起来可能有些难度,不完整但可用的代码如下,你可以断点调试查看具体的过程:

(function() { var ContinueSentinel = {}; var mark = function(genFun) { var generator = Object.create({ next: function(arg) { return this._invoke("next", arg); } }); genFun.prototype = generator; return genFun; }; function wrap(innerFn, outerFn, self) { var generator = Object.create(outerFn.prototype); var context = { done: false, method: "next", next: 0, prev: 0, abrupt: function(type, arg) { var record = {}; record.type = type; record.arg = arg; return this.complete(record); }, complete: function(record, afterLoc) { if (record.type === "return") { this.rval = this.arg = record.arg; this.method = "return"; this.next = "end"; } return ContinueSentinel; }, stop: function() { this.done = true; return this.rval; } }; generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, context); return generator; } function makeInvokeMethod(innerFn, context) { var state = "start"; return function invoke(method, arg) { if (state === "completed") { return { value: undefined, done: true }; } context.method = method; context.arg = arg; while (true) { state = "executing"; var record = { type: "normal", arg: innerFn.call(self, context) }; if (record.type === "normal") { state = context.done ? "completed" : "yield"; if (record.arg === ContinueSentinel) { continue; } return { value: record.arg, done: context.done }; } } }; } window.regeneratorRuntime = {}; regeneratorRuntime.wrap = wrap; regeneratorRuntime.mark = mark; })(); var _marked = regeneratorRuntime.mark(helloWorldGenerator); function helloWorldGenerator() { return regeneratorRuntime.wrap( function helloWorldGenerator$(_context) { while (1) { switch ((_context.prev = _context.next)) { case 0: _context.next = 2; return "hello"; case 2: _context.next = 4; return "world"; case 4: return _context.abrupt("return", "ending"); case 5: case "end": return _context.stop(); } } }, _marked, this ); } var hw = helloWorldGenerator(); console.log(hw.next()); console.log(hw.next()); console.log(hw.next()); console.log(hw.next());

ES6 系列

ES6 系列目录地址:https://github.com/mqyqingfeng/Blog

ES6 系列预计写二十篇左右,旨在加深 ES6 部分知识点的理解,重点讲解块级作用域、标签模板、箭头函数、Symbol、Set、Map 以及 Promise 的模拟实现、模块加载方案、异步处理等内容。

如果有错误或者不严谨的地方,请务必给予指正,十分感谢。如果喜欢或者有所启发,欢迎 star,对作者也是一种鼓励。

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作者: 冴羽
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