深度分享：从零实现一个JS引擎
背景
很久之前，我为了加深对JavaScript的理解，萌生了实现一个JS引擎的想法。当时，我找到一个叫 giao-js 的项目，觉得不错，因此决定学习一下并实现自己的版本。
原文地址：从零实现一个JS引擎
JS引擎概述
JS引擎是专门处理JavaScript脚本的虚拟机，通常嵌入在浏览器中。其主要作用是解析和执行JavaScript代码。要理解JS引擎的工作原理，我们需要从以下几个步骤入手：
- 词法分析：将JavaScript代码分解为标记（Token）。
- 语法分析：将标记转换为抽象语法树（AST）。
- 生成AST语法树：通过解析生成AST语法树。
- 生成字节码：将AST编译成字节码。
- 执行代码：将字节码转化为机器代码并执行。
本文将详细探讨实现这几个步骤的方法。
词法分析
词法分析的作用
词法分析的主要任务是将源代码分解为一个个有意义的单词或标记（Token）。例如：
const a = 1;
经过词法分析，上述代码会被拆分为以下标记：
[
("const": "keyword"),
("a": "identifier"),
("=": "assignment"),
("1": "literal"),
(";": "separator"),
]
实现词法分析
我们可以使用 Acorn 库来进行词法分析。以下是实现代码：
const acorn = require('acorn');
const getToken = (code, ecmaVersion = '11') => {
const tokenObj = acorn.tokenizer(code, {
ecmaVersion,
locations: true
});
const tokens = [];
let token = tokenObj.getToken();
while (token.end !== token.start) {
tokens.push(token);
token = tokenObj.getToken();
}
return tokens;
}
getToken(`const a = 1 + 1;`);
// 输出的Token数组
语法解析
语法解析的作用
语法解析是将词法分析生成的Token转换为抽象语法树（AST）的过程。AST是源代码语法结构的抽象表示。
实现语法解析
使用 Acorn 库来生成AST，代码如下：
const code = `function sum(a, b) { return a + b; }; const a = sum(1, 2);`
const acorn = require('acorn');
console.log(acorn.parse(code));
输出的AST结构如下：
Node {
type: 'Program',
start: 0,
end: 53,
body: [
Node {
type: 'FunctionDeclaration',
start: 0,
end: 31,
id: Node { ... },
params: [Array],
body: Node { ... }
},
Node { type: 'EmptyStatement', start: 31, end: 32 },
Node {
type: 'VariableDeclaration',
start: 33,
end: 53,
declarations: [Array],
kind: 'const'
}
],
sourceType: 'script'
}
解释器
解释器的作用
解释器的任务是遍历AST语法树，并根据节点类型执行相应的操作。以下是解释器的基本实现框架：
class Scope {
constructor(type, parent) {
this.parent = parent || null;
this.type = type;
this.targetScope = new Map();
}
declare(kind, rawName, value) {
this.targetScope.set(rawName, value);
}
}
function visitNode(node, scope) {
const { type } = node;
if (VISITOR[type]) {
return VISITOR[type]({ node, scope, context: this });
}
return undefined;
}
变量和作用域
在JavaScript中，变量声明通常与作用域绑定。作用域分为以下几种：
- 全局作用域
- 函数作用域
- 块级作用域
实现一个作用域类 Scope 代码如下：
class Scope {
constructor(type, parent) {
this.parent = parent || null;
this.type = type;
this.targetScope = new Map();
}
declare(kind, rawName, value) {
this.targetScope.set(rawName, value);
}
}
条件判断
以 IfStatement 为例，它包含以下属性：test（判断条件）、consequent（条件成立时执行的语句）、alternate（条件不成立时执行的语句）。代码示例如下：
const { test, consequent, alternate } = node;
const testValue = visitNode(test, scope);
if (testValue) {
if(consequent){
visitNode(consequent, scope);
}
} else {
if(alternate){
visitNode(alternate, scope);
}
}
结论
本文介绍了实现一个简化版JS引擎的基本步骤，包括词法分析、语法解析和解释器的设计与实现。通过这些内容，我们可以更好地理解JavaScript代码的执行原理。
如果你对JS引擎的实现感兴趣，建议深入研究ECMAScript规范，并尝试扩展这个引擎以支持更多的语言特性。