在Vue $mount過程中，我們需要把模版編譯成render函數，整體實現可以分為三部分：

parse：解析模版 template生成 AST語法樹
optimize： 優化 AST語法樹，標記靜態節點
codegen： 把優化後的 AST語法樹轉換生成render方法程式碼字串，利用模板引擎生成可執行的 render函數（ render執行後返回的結果就是虛擬DOM，即以 VNode節點作為基礎的樹）

Vue.js 提供了 2 個版本，一個是 Runtime + Compiler 的，一個是 Runtime only 的，前者是包含編譯程式碼的，可以把編譯過程放在執行時做，後者是不包含編譯程式碼的，需要藉助 webpack 的 vue-loader 事先把模板編譯成 render函數。

下一章我們將介紹 render 和 patch 過程。關於 render函數如何生成虛擬DOM，以及如何將 vnode轉化成真實DOM並掛載？

入口

Vue.prototype.$mount = function (el) {
  ...
  // 這裡需要對模板進行編譯
  const render = compileToFunction(template)
}

export function compileToFunction(template) {
  // 1.解析模版template生成 AST語法樹
  let ast = parseHTML(template)

  // 2.優化AST語法樹，標記靜態節點
  optimize(ast)

  // 3.把優化後的 AST語法樹轉換生成render方法程式碼字串，利用模板引擎生成可執行的 render函數回的結果就是 虛擬DOM)
  let code = codegen(ast)
  code = `with(this){return ${code}}`
  let render = new Function(code) 

  return render
}

parse

AST做的是語法層面的轉化，就是用物件去描述語法本身，例如經過 parse過程後，對 html的描述如下

可以看到，生成的 AST 是一個樹狀結構，每一個節點都是一個 ast element，除了它自身的一些屬性，還維護了它的父子關係，如 parent指向它的父節點，children指向它的所有子節點

我們也可以利用AST的視覺化工具網站 - AST Exploer ，使用各種parse對程式碼進行AST轉換

在 Vue的 $mount過程中，編譯過程首先就是呼叫 parseHTML方法，解析 template模版，生成 AST語法樹

在這個過程，我們會用到正規表示式對字串解析，匹配開始標籤、文字內容和閉合標籤等

const ncname = `[a-zA-Z_][\\-\\.0-9_a-zA-Z]*`
const qnameCapture = `((?:${ncname}\\:)?${ncname})`
// 匹配的是 <xxx  第一個分組就是開始標籤的名字
const startTagOpen = new RegExp(`^<${qnameCapture}`)
// 匹配的是 </xxxx>  第一個分組就是結束標籤的名字
const endTag = new RegExp(`^<\\/${qnameCapture}[^>]*>`)
// 分組1: 屬性的key 分組2: =  分組3/分組4/分組5: value值
const attribute = /^\s*([^\s"'<>\/=]+)(?:\s*(=)\s*(?:"([^"]*)"+|'([^']*)'+|([^\s"'=<>`]+)))?/ // 匹配屬性
const startTagClose = /^\s*(\/?)>/ // 匹配開始標籤的結束 > 或 />  <div id = 'app' >  <br/>

使用 while 迴圈html字串，利用正則去匹配開始標籤、文字內容和閉合標籤，然後執行 advance方法將匹配到的內容在原html字串中剔除，直到html字串為空，結束迴圈

export function parseHTML(html) {
  // 建立一顆抽象語法樹
  function createASTElement(tag, attrs) { }

  // 處理開始標籤，利用棧型結構來構造一顆樹
  function start(tag, attrs) { }

  // 處理文字
  function chars(text) { }

  // 處理結束標籤
  function end(tag) { }

  // 剔除 template 已匹配的內容
  function advance(n) {
    html = html.substring(n)
  }

  // 解析開始標籤
  function parseStartTag() {
    const start = html.match(startTagOpen)
    if (start) {
      const match = {
        tagName: start[1], // 標籤名
        attrs: [],
      }
      advance(start[0].length)

      let attr, end
      // 如果不是開始標籤的結束 就一直匹配下去
      while (!(end = html.match(startTagClose)) && (attr = html.match(attribute))) {
        advance(attr[0].length)
        match.attrs.push({ name: attr[1], value: attr[3] || attr[4] || attr[5] || true })
      }

      // 如果不是開始標籤的結束
      if (end) {
        advance(end[0].length)
      }
      return match
    }
    return false
  }

  // 迴圈html字串，直到其為空停止
  while (html) {
    // 如果textEnd = 0 說明是一個開始標籤或者結束標籤
    // 如果textEnd > 0 說明就是文字的結束位置
    let textEnd = html.indexOf('<')
    if (textEnd == 0) {
      // 開始標籤的解析結果，包括 標籤名 和 屬性
      const startTagMatch = parseStartTag()

      if (startTagMatch) {
        start(startTagMatch.tagName, startTagMatch.attrs)
        continue
      }

      // 匹配結束標籤
      let endTagMatch = html.match(endTag)
      if (endTagMatch) {
        advance(endTagMatch[0].length)
        end(endTagMatch[1])
        continue
      }
    }
    if (textEnd > 0) {
      let text = html.substring(0, textEnd) // 擷取文字內容
      if (text) {
        chars(text)
        advance(text.length)
      }
    }
  }

  return root
}

當我們使用正則匹配到開始標籤、文字內容和閉合標籤時，分別執行start、chars、end方法去處理，利用 stack 棧型資料結構，最終構造一顆AST樹，即root

匹配到開始標籤時，就建立一個 ast元素，判斷如果有 currentParent，會把當前 ast元素 push到 currentParent.chilldren 中，同時把 ast元素的 parent 指向 currentParent，ast元素入棧並更新 currentParent
匹配到文字時，就給 currentParent.children push一個文字 ast元素
匹配到結束標籤時，就彈出棧中最後一個 ast元素，更新 currentParent

currentParent：指向的是棧中的最後一個 ast節點

注意：棧中的當前 ast節點永遠是下一個 ast節點的父節點

const ELEMENT_TYPE = 1 // 元素型別
const TEXT_TYPE = 3 // 文字型別
const stack = [] // 用於存放元素的棧
let currentParent // 指向的是棧中的最後一個
let root

// 最終需要轉化成一顆抽象語法樹
function createASTElement(tag, attrs) {
  return {
    tag, // 標籤名
    type: ELEMENT_TYPE, // 型別
    attrs, // 屬性
    parent: null,
    children: [],
  }
}

// 處理開始標籤，利用棧型結構 來構造一顆樹
function start(tag, attrs) {
  let node = createASTElement(tag, attrs) // 創造一個 ast節點
  if (!root) {
    root = node // 如果root為空，則當前是樹的根節點
  }
  if (currentParent) {
    node.parent = currentParent // 只賦予了parent屬性
    currentParent.children.push(node) // 還需要讓父親記住自己
  }
  stack.push(node)
  currentParent = node // currentParent為棧中的最後一個
}

// 處理文字
function chars(text) {
  text = text.replace(/\s/g, '')
  // 文字直接放到當前指向的節點中
  if (text) {
    currentParent.children.push({
      type: TEXT_TYPE,
      text,
      parent: currentParent,
    })
  }
}

// 處理結束標籤
function end(tag) {
  stack.pop() // 彈出棧中最後一個ast節點
  currentParent = stack[stack.length - 1]
}

當 AST 樹構造完畢，下一步就是 optimize 優化這顆樹

optimeize

當我們解析 template模版，生成 AST語法樹之後，需要對這棵樹進行 optimize優化，在編譯階段把一些 AST 節點優化成靜態節點

深度遍歷這個 AST 樹，去檢測它的每一顆子樹是不是靜態節點，如果是靜態節點則標記 static: true

為什麼要有優化過程，因為我們知道 Vue 是資料驅動，是響應式的，但是我們的模板並不是所有資料都是響應式的，也有很多資料是首次渲染後就永遠不會變化的，那麼這部分資料生成的 DOM 也不會變化，我們可以在 patch 的過程跳過對他們的比對，這對執行時對模板的更新起到極大的優化作用。

codegen

編譯的最後一步就是把優化後的 AST樹轉換成可執行的 render程式碼。此過程包含兩部分，第一部分是使用 codegen方法生成 render程式碼字串，第二部分是利用模板引擎轉換成可執行的 render程式碼

render方法程式碼字串格式如下

_c: 執行 createElement建立虛擬節點；_v: 執行 createTextVNode建立文字虛擬節點；_s: 處理變數
我們會在Vue原型上擴充套件這些方法

讓我們來實現一個簡單的codegen方法，深度遍歷AST樹去生成render程式碼字串

function codegen(ast) {
  let children = genChildren(ast.children)
  let code = `_c('${ast.tag}',${ast.attrs.length > 0 ? genProps(ast.attrs) : 'null'}${ast.children.length ? `,${children}` : ''})`
  return code
}

// 根據ast語法樹的 children物件 生成相對應的 children字串
function genChildren(children) {
  return children.map(child => gen(child)).join(',')
}

const defaultTagRE = /\{\{((?:.|\r?\n)+?)\}\}/g // 匹配到的內容就是我們表示式的變數，例如 {{ name }}
function gen(node) {
  if (node.type === 1) {  // 元素
    return codegen(node)
  } else {  // 文字
    let text = node.text
    if (!defaultTagRE.test(text)) {
      // _v('hello')
      return `_v(${JSON.stringify(text)})`
    } else {
      //_v( _s(name) + 'hello' + _s(age))
      ... 拼接 _s
      return `_v(${tokens.join('+')})`
    }
  }
}

// 根據ast語法樹的 attrs屬性物件 生成相對應的屬性字串
function genProps(attrs) {
  let str = ''
  for (let i = 0; i < attrs.length; i++) {
    let attr = attrs[i]
    str += `${attr.name}:${JSON.stringify(attr.value)},` // id:'app',class:'app-inner',
  }
  return `{${str.slice(0, -1)}}`
}

模板引擎的實現原理就是 with + new Function()，轉換成可執行的函數，最終賦值給vm.options.render

let code = codegen(ast)
code = `with(this){return ${code}}`
let render = new Function(code)

尤大大親自解讀： Vue2模板編譯為何使用with

with 的作用域和模板的作用域正好契合，可以極大地簡化模板編譯過程。用 with 程式碼量可以很少，而且把作用域的處理交給 js 引擎來做也更可靠
用 with 的主要副作用是生成的程式碼不能在 strict mode / ES module 中執行，但直接在瀏覽器裡編譯的時候因為用了 new Function()，等同於 eval，不受這一點影響

參考檔案

編譯 | Vue.js 技術揭祕

Vue2模版編譯（AST、Optimize 、Render）

入口

parse

optimeize

codegen

參考檔案