假如面试官问你Babel的原理该怎么回答 javascript

1. 什么是 Babel 简单地说，Babel 能够转译 ECMAScript 2015+ 的代码，使它在旧的浏览器或者环境中也能够运行。

// es2015 的 const 和 arrow function const add = (a, b) => a + b; // Babel 转译后 var add = function add(a, b) { return a + b; };

Babel 的功能很纯粹。我们传递一段源代码给 Babel，然后它返回一串新的代码给我们。就是这么简单，它不会运行我们的代码，也不会去打包我们的代码。
它只是一个编译器。
大名鼎鼎的 Taro 也是利用 Babel 将 React 语法转化成小程序模板。
2. Babel的包构成核心包

babel-core：babel转译器本身，提供了babel的转译API，如babel.transform等，用于对代码进行转译。像webpack的babel-loader就是调用这些API来完成转译过程的。
babylon：js的词法解析器，AST生成
babel-traverse：用于对AST（抽象语法树，想了解的请自行查询编译原理）的遍历，主要给plugin用
babel-generator：根据AST生成代码

功能包

babel-types：用于检验、构建和改变AST树的节点
babel-template：辅助函数，用于从字符串形式的代码来构建AST树节点
babel-helpers：一系列预制的babel-template函数，用于提供给一些plugins使用
babel-code-frames：用于生成错误信息，打印出错误点源代码帧以及指出出错位置
babel-plugin-xxx：babel转译过程中使用到的插件，其中babel-plugin-transform-xxx是transform步骤使用的
babel-preset-xxx：transform阶段使用到的一系列的plugin（官方写好的插件）
babel-polyfill：JS标准新增的原生对象和API的shim，实现上仅仅是core-js和regenerator-runtime两个包的封装
babel-runtime：功能类似babel-polyfill，一般用于library或plugin中，因为它不会污染全局作用域

工具包
babel-cli：babel的命令行工具，通过命令行对js代码进行转译
babel-register：通过绑定node.js的require来自动转译require引用的js代码文件
babel8 将包名变为了@babel
3. 原理

文章图片

Babel 转换 JS 代码可以分成以下三个大步骤：

Parser（解析）：此过程接受转换之前的源码，输出 AST（抽象语法树）。在 Babel 中负责此过程的包为 babel/parser；
Transform（转换）：此过程接受 Parser 输出的 AST（抽象语法树），输出转换后的 AST（抽象语法树）。在 Babel 中负责此过程的包为 @babel/traverse；
Generator（生成）：此过程接受 Transform 输出的新 AST，输出转换后的源码。在 Babel 中负责此过程的包为 @babel/generator。

所以AST相关知识，你应该预先就了解了
babel是一个转译器，感觉相对于编译器compiler，叫转译器transpiler更准确，因为它只是把同种语言的高版本规则翻译成低版本规则，而不像编译器那样，输出的是另一种更低级的语言代码。
但是和编译器类似，babel的转译过程也分为三个阶段：parsing、transforming、generating，以ES6代码转译为ES5代码为例，babel转译的具体过程如下：
（1）code --> AST 第一步就是把我们写的 ES6 代码字符串转换成 ES6 AST
那转换的工具为 babel 的 parser
怎么转换的你就理解为正常的转 AST，简单的例子会放到结尾
（2）Transform 这一步做的事情，就是操作 AST。将 ES6 的 AST 操作 JS 转换成 ES5 的 AST
Transform 会遍历AST，在此过程中会对 AST 结构进行添加、移除、更新等操作，当然这些操作依赖开发者提供的插件。Babel 对每一个 AST 节点都提供了「进入节点 enter」与「退出节点 exit」两个时机，第三方开发者可以利用这两个时机对旧 AST 做操作。值得一提的是，Transform 步骤是 Babel 最复杂的部分，也是第三方插件能大显身手的地方。
【假如面试官问你Babel的原理该怎么回答】这一步是最重要的地方，类似webpack，插件plugins就是在这里生效，也可以自己手写插件加入其中。
Transform 过程采用的是典型的访问者模式不熟悉的同学可以了解一下。
我们可以看到 AST 中有很多相似的元素，它们都有一个 type 属性，这样的元素被称作节点。一个节点通常含有若干属性，可以用于描述 AST 的部分信息。
比如这是一个最常见的 Identifier 节点：更多题目参考前端进阶面试题详细解答

{ type: 'Identifier', name: 'add' }

表示这是一个标识符。
所以，操作 AST 也就是操作其中的节点，可以增删改这些节点，从而转换成实际需要的 AST。
Babel 对于 AST 的遍历是深度优先遍历，对于 AST 上的每一个分支 Babel 都会先向下遍历走到尽头，然后再向上遍历退出刚遍历过的节点，然后寻找下一个分支。

{ "type": "Program", "body": [ { "type": "VariableDeclaration", // 变量声明 "declarations": [ // 具体声明 { "type": "VariableDeclarator", // 变量声明 "id": { "type": "Identifier", // 标识符（最基础的） "name": "add" // 函数名 }, "init": { "type": "ArrowFunctionExpression", // 箭头函数 "id": null, "expression": true, "generator": false, "params": [ // 参数 { "type": "Identifier", "name": "a" }, { "type": "Identifier", "name": "b" } ], "body": { // 函数体 "type": "BinaryExpression", // 二项式 "left": { // 二项式左边 "type": "Identifier", "name": "a" }, "operator": "+", // 二项式运算符 "right": { // 二项式右边 "type": "Identifier", "name": "b" } } } } ], "kind": "const" } ], "sourceType": "module" }

根节点我们就不说了，从 declarations 里开始遍历：

声明了一个变量，并且知道了它的内部属性（id、init），然后我们再以此访问每一个属性以及它们的子节点。
id 是一个 Idenrifier，有一个 name 属性表示变量名。
之后是 init，init 也有好几个内部属性：
type 是ArrowFunctionExpression，表示这是一个箭头函数表达式
? params 是这个箭头函数的入参，其中每一个参数都是一个 Identifier 类型的节点；
? body 属性是这个箭头函数的主体，这是一个 BinaryExpression 二项式：left、operator、right，分别表示二项式的左边变量、运算符以及右边变量。

这是遍历 AST 的白话形式，再看看 Babel 是怎么做的：
Babel 会维护一个称作 Visitor 的对象，这个对象定义了用于 AST 中获取具体节点的方法。
Visitor
Babel 遍历 AST 其实会经过两次节点：遍历的时候和退出的时候，所以实际上 Babel 中的 Visitor 应该是这样的：

var visitor = { Identifier: { enter() { console.log('Identifier enter'); }, exit() { console.log('Identifier exit'); } } };

比如我们拿这个 visitor 来遍历这样一个 AST：

params: [ // 参数 { "type": "Identifier", "name": "a" }, { "type": "Identifier", "name": "b" } ]

过程可能是这样的...

进入 Identifier(params[0])
走到尽头
退出 Identifier(params[0])
进入 Identifier(params[1])
走到尽头
退出 Identifier(params[1])

当然，Babel 中的 Visitor 模式远远比这复杂...
回到上面的，箭头函数是 ES5 不支持的语法，所以 Babel 得把它转换成普通函数，一层层遍历下去，找到了 ArrowFunctionExpression 节点，这时候就需要把它替换成 FunctionDeclaration 节点。所以，箭头函数可能是这样处理的：

import * as t from "@babel/types"; var visitor = { ArrowFunction(path) { path.replaceWith(t.FunctionDeclaration(id, params, body)); } };

(3) Generate(代码生成) 上一步是将 ES6 的 AST 操作 JS 转换成 ES5 的 AST
这一步就是将 ES5 的AST 转换成 ES5 代码字符串
经过上面两个阶段，需要转译的代码已经经过转换，生成新的 AST 了，最后一个阶段理所应当就是根据这个 AST 来输出代码。
Babel 是深度优先遍历。
Generator 可以看成 Parser 的逆向操作，根据新的 AST 生成代码，其实就是生成字符串，这些字符串本身没有意义，是编译器赋予了字符串意义才变成我们所说的「代码」。Babel 会深度优先遍历整个 AST，然后构建可以表示转换后代码的字符串。

class Generator extends Printer { constructor(ast, opts = {}, code) { const format = normalizeOptions(code, opts); const map = opts.sourceMaps ? new SourceMap(opts, code) : null; super(format, map); this.ast = ast; } ast: Object; generate() { return super.generate(this.ast); } }

经过这三个阶段，代码就被 Babel 转译成功了。
4. 简单实现以 const add = (a, b) => a + b 为例，转化完成后应该变成 function add(a,b) {return a + b}。
定义待转化的代码字符串：

/** * 待转化的代码 */ const codeString = 'const add = (a, b) => a + b';

（1）ES6 code --> AST 生成AST是需要进行字符串词法分析和语法分析的
首先进行词法分析

/** * Parser 过程-词法分析 * @param codeString 待转化的字符串 * @returns Tokens 令牌流 */ function tokens(codeString) { let tokens = []; //存放 token 的数组let current = 0; //当前的索引 while (current < codeString.length) { let char = codeString[current]; //先处理括号 if (char === '(' || char === ')') { tokens.push({ type: 'parens', value: char }); current++; continue; }//处理空格，空格可能是多个连续的，所以需要将这些连续的空格一起放到token数组中 const WHITESPACE = /\s/; if (WHITESPACE.test(char)) { let valuehttps://www.it610.com/article/= ''; while (current < codeString.length && WHITESPACE.test(char)) { value = https://www.it610.com/article/value + char; current++; char = codeString[current]; } tokens.push({ type:'whitespace', value: value }); continue; }//处理连续数字,数字也可能是连续的，原理同上 let NUMBERS = /[0-9]/; if (NUMBERS.test(char)) { let valuehttps://www.it610.com/article/= ''; while (current < codeString.length && NUMBERS.test(char)) { value = https://www.it610.com/article/value + char; current++; char = codeString[current]; } tokens.push({ type:'number', value: value }); continue; }//处理标识符，标识符一般以字母、_、$开头的连续字符 const LETTERS = /[a-zA-Z\$\_]/; if (LETTERS.test(char)) { let valuehttps://www.it610.com/article/= ''; //标识符 while (current < codeString.length && /[a-zA-Z0-9\$\_]/.test(char)) { value = https://www.it610.com/article/value + char; current++; char = codeString[current]; } tokens.push({ type:'identifier', value: value }); continue; }//处理 , 分隔符 const COMMA = /,/; if (COMMA.test(char)) { tokens.push({ type: ',', value: ',' }); current++; continue; }//处理运算符 const OPERATOR = /=|\+|>/; if (OPERATOR.test(char)) { let valuehttps://www.it610.com/article/= ''; while (OPERATOR.test(char)) { value += char; current++; char = codeString[current]; } //如果存在 => 则说明遇到了箭头函数 if (value =https://www.it610.com/article/=='=>') { tokens.push({ type: 'ArrowFunctionExpression', value, }); continue; }tokens.push({ type: 'operator', value }); continue; } throw new TypeError(`还未加入此字符处理 ${char}`); } return tokens; }

语法分析

/** * Parser 过程-语法分析 * @param tokens 令牌流 * @returns AST */ const parser = tokens => { // 声明一个全时指针，它会一直存在 let current = -1; // 声明一个暂存栈,用于存放临时指针 const tem = []; // 指针指向的当前token let token = tokens[current]; const parseDeclarations = () => {// 暂存当前指针 setTem(); // 指针后移 next(); // 如果字符为'const'可见是一个声明 if (token.type === 'identifier' && token.value =https://www.it610.com/article/=='const') { const declarations = { type: 'VariableDeclaration', kind: token.value }; next(); // const 后面要跟变量的,如果不是则报错 if (token.type !== 'identifier') { throw new Error('Expected Variable after const'); }// 我们获取到了变量名称 declarations.identifierName = token.value; next(); // 如果跟着 '=' 那么后面应该是个表达式或者常量之类的,这里咱们只支持解析函数 if (token.type === 'operator' && token.value =https://www.it610.com/article/=='=') { declarations.init = parseFunctionExpression(); }return declarations; } }; const parseFunctionExpression = () => { next(); let init; // 如果 '=' 后面跟着括号或者字符那基本判断是一个表达式 if ( (token.type === 'parens' && token.value =https://www.it610.com/article/=='(') || token.type === 'identifier' ) { setTem(); next(); while (token.type === 'identifier' || token.type === ',') { next(); }// 如果括号后跟着箭头,那么判断是箭头函数表达式 if (token.type === 'parens' && token.value =https://www.it610.com/article/==')') { next(); if (token.type === 'ArrowFunctionExpression') { init = { type: 'ArrowFunctionExpression', params: [], body: {} }; backTem(); // 解析箭头函数的参数 init.params = parseParams(); // 解析箭头函数的函数主体 init.body = parseExpression(); } else { backTem(); } } }return init; }; const parseParams = () => { const params = []; if (token.type === 'parens' && token.value =https://www.it610.com/article/=='(') { next(); while (token.type !== 'parens' && token.value !== ')') { if (token.type === 'identifier') { params.push({ type: token.type, identifierName: token.value }); } next(); } }return params; }; const parseExpression = () => { next(); let body; while (token.type === 'ArrowFunctionExpression') { next(); }// 如果以(开头或者变量开头说明不是 BlockStatement,我们以二元表达式来解析 if (token.type === 'identifier') { body = { type: 'BinaryExpression', left: { type: 'identifier', identifierName: token.value }, operator: '', right: { type: '', identifierName: '' } }; next(); if (token.type === 'operator') { body.operator = token.value; }next(); if (token.type === 'identifier') { body.right = { type: 'identifier', identifierName: token.value }; } }return body; }; // 指针后移的函数 const next = () => { do { ++current; token = tokens[current] ? tokens[current] : {type: 'eof', value: ''}; } while (token.type === 'whitespace'); }; // 指针暂存的函数 const setTem = () => { tem.push(current); }; // 指针回退的函数 const backTem = () => { current = tem.pop(); token = tokens[current]; }; const ast = { type: 'Program', body: [] }; while (current < tokens.length) { const statement = parseDeclarations(); if (!statement) { break; } ast.body.push(statement); } return ast; };

可以大概认为，转成AST的过程中就是不断的循环、正则、标识符比对等一系列的操作
（2） Transform

const traverser = (ast, visitor) => {// 如果节点是数组那么遍历数组 const traverseArray = (array, parent) => { array.forEach((child) => { traverseNode(child, parent); }); }; // 遍历 ast 节点 const traverseNode = (node, parent) => { const methods = visitor[node.type]; if (methods && methods.enter) { methods.enter(node, parent); }switch (node.type) { case 'Program': traverseArray(node.body, node); break; case 'VariableDeclaration': traverseArray(node.init.params, node.init); break; case 'identifier': break; default: throw new TypeError(node.type); }if (methods && methods.exit) { methods.exit(node, parent); } }; traverseNode(ast, null); }; /** * Transform 过程 * @param ast 待转化的AST * 此函数会调用traverser，传入自定义的visitor完成AST转化 */ const transformer = (ast) => { // 新 ast const newAst = { type: 'Program', body: [] }; // 此处在ast上新增一个 _context 属性，与 newAst.body 指向同一个内存地址，traverser函数操作的ast_context都会赋值给newAst.body ast._context = newAst.body; traverser(ast, { VariableDeclaration: { enter(node, parent) { let functionDeclaration = { params: [] }; if (node.init.type === 'ArrowFunctionExpression') { functionDeclaration.type = 'FunctionDeclaration'; functionDeclaration.identifierName = node.identifierName; functionDeclaration.params = node.init.params; } if (node.init.body.type === 'BinaryExpression') { functionDeclaration.body = { type: 'BlockStatement', body: [{type: 'ReturnStatement',argument: node.init.body}], }; } parent._context.push(functionDeclaration); } }, }); return newAst; };

(3) generate

/** * Generator 过程 * @param node 新的ast * @returns 新的代码 */ const generator = (node) => { switch (node.type) { // 如果是 `Program` 结点，那么我们会遍历它的 `body` 属性中的每一个结点，并且递归地 // 对这些结点再次调用 codeGenerator，再把结果打印进入新的一行中。 case 'Program': return node.body.map(generator) .join('\n'); // 如果是FunctionDeclaration我们分别遍历调用其参数数组以及调用其 body 的属性 case 'FunctionDeclaration': return 'function' + ' ' + node.identifierName + '(' + node.params.map(generator) + ')' + ' ' + generator(node.body); // 对于 `Identifiers` 我们只是返回 `node` 的 identifierName case 'identifier': return node.identifierName; // 如果是BlockStatement我们遍历调用其body数组 case 'BlockStatement': return '{' + node.body.map(generator) + '}'; // 如果是ReturnStatement我们调用其 argument 的属性 case 'ReturnStatement': return 'return' + ' ' + generator(node.argument); // 如果是ReturnStatement我们调用其左右节点并拼接 case 'BinaryExpression': return generator(node.left) + ' ' + node.operator + ' ' + generator(node.right); // 没有符合的则报错 default: throw new TypeError(node.type); } };

(4) 整个流程串联起来，完成调用链

let token = tokens(codeString); let ast = parser(token); let newAST = transformer(ast); let newCode = generator(newAST); console.log(newCode);

5. 其他扩展知识此外，还要注意很重要的一点就是，babel只是转译新标准引入的语法，比如ES6的箭头函数转译成ES5的函数；而新标准引入的新的原生对象，部分原生对象新增的原型方法，新增的API等（如Proxy、Set等），这些babel是不会转译的。需要用户自行引入polyfill来解决
plugins
插件应用于babel的转译过程，尤其是第二个阶段transforming，如果这个阶段不使用任何插件，那么babel会原样输出代码。
我们主要关注transforming阶段使用的插件，因为transform插件会自动使用对应的词法插件，所以parsing阶段的插件不需要配置。
presets
如果要自行配置转译过程中使用的各类插件，那太痛苦了，所以babel官方帮我们做了一些预设的插件集，称之为preset，这样我们只需要使用对应的preset就可以了。以JS标准为例，babel提供了如下的一些preset：
? es2015
? es2016
? es2017
? env
es20xx的preset只转译该年份批准的标准，而env则代指最新的标准，包括了latest和es20xx各年份
另外，还有 stage-0到stage-4的标准成形之前的各个阶段，这些都是实验版的preset，建议不要使用。
polyfill
polyfill是一个针对ES2015+环境的shim，实现上来说babel-polyfill包只是简单的把core-js和regenerator runtime包装了下，这两个包才是真正的实现代码所在（后文会详细介绍core-js）。
使用babel-polyfill会把ES2015+环境整体引入到你的代码环境中，让你的代码可以直接使用新标准所引入的新原生对象，新API等，一般来说单独的应用和页面都可以这样使用。
runtime
polyfill和runtime的区别(必看)
直接使用babel-polyfill对于应用或页面等环境在你控制之中的情况来说，并没有什么问题。但是对于在library中使用polyfill，就变得不可行了。因为library是供外部使用的，但外部的环境并不在library的可控范围，而polyfill是会污染原来的全局环境的（因为新的原生对象、API这些都直接由polyfill引入到全局环境）。这样就很容易会发生冲突，所以这个时候，babel-runtime就可以派上用场了。