TS 原理详细解读(7)绑定1-符号

在上一节主要介绍了语法树的解析生成。就好比电脑已经听到了“你真聪明”这句话，现在要让电脑开始思考这句话的含义——是真聪明还是假聪明。

这是一个非常的复杂的过程，接下来将有连续几节内容介绍实现原理，本节则主要提前介绍一些相关的概念。

符号

在代码里面，可以定义一个变量、一个函数、或者一个类，这些定义都有一个名字，然后在其它地方可以通过名字引用这个定义。

这些定义统称为符号（Symbol）（注意和 ES6 里的 Symbol 不相干）。

当在代码里写了一个标识符名称（变量名），这个名称一定可以解析为某个符号（可能是变量、参数、函数或其它的，可能是用户自己写的，也可能系统自带），如果无法解析，那一定是一个错误。

一个符号一般和一个声明节点对应，比如一个变量符号就对应一个 var 声明节点或 let/const 声明节点。

可能存在一个符号对应多个声明节点的情况，比如：

class A{}
interface A{}

同名的类和接口只产生一个符号 A，但这个符号拥有两个声明。

可能存在一个符号没有源声明节点的情况，比如：

type T = {[key: string]: any}

T 有无限个成员，每个成员都是没有源声明节点的。

TS 中符号的定义：

export interface Symbol {
    flags: SymbolFlags;                     // Symbol flags
    escapedName: __String;                  // Name of symbol
    declarations: Declaration[];            // Declarations associated with this symbol
    valueDeclaration: Declaration;          // First value declaration of the symbol
    members?: SymbolTable;                  // Class, interface or object literal instance members
    exports?: SymbolTable;                  // Module exports
    globalExports?: SymbolTable;            // Conditional global UMD exports
    /* @internal */ id?: number;            // Unique id (used to look up SymbolLinks)
    /* @internal */ mergeId?: number;       // Merge id (used to look up merged symbol)
    /* @internal */ parent?: Symbol;        // Parent symbol
    /* @internal */ exportSymbol?: Symbol;  // Exported symbol associated with this symbol
    /* @internal */ nameType?: Type;        // Type associated with a late-bound symbol
    /* @internal */ constEnumOnlyModule?: boolean; // True if module contains only const enums or other modules with only const enums
    /* @internal */ isReferenced?: SymbolFlags; // True if the symbol is referenced elsewhere. Keeps track of the meaning of a reference in case a symbol is both a type parameter and parameter.
    /* @internal */ isReplaceableByMethod?: boolean; // Can this Javascript class property be replaced by a method symbol?
    /* @internal */ isAssigned?: boolean;   // True if the symbol is a parameter with assignments
    /* @internal */ assignmentDeclarationMembers?: Map<Declaration>; // detected late-bound assignment declarations associated with the symbol
}

其中，declarations 表示关联的源节点。valueDeclaration 则表示第一个具有值的源节点。

注意两者都可能为 `undefined`，源码中之所以没将它们标上 `?`，主要是因为作者懒（不然代码需要经常判断空）。

其中，escapedName 表示符号的名称，名称本质是字符串，TS 在源码中有一些内部的特殊符号名称，这些名称都以“__”前缀，如果用户本身就定义了名字带__的，会被转义成其它名字，所以 TS 内部将转义后的名字标记成 __String 类型，运行期间它本质还是字符串，所以不影响性能。

作用域

允许定义符号的节点叫作用域（Scope），比如全局范围（源文件），函数，大括号。

在同一个作用域中，不能定义同名的符号。

作用域是一个树结构，查找变量时，先在就近的作用域查找，找不到就向外层查找。

如图共四个作用域：

仔细观察会发现，if 语句不是一个作用域，但 for 语句却是。

语言本身就是这么设计的，因为在 for 里面可以声明变量。

流程节点

流程节点是执行流程图的组成部分。

比如 a = b > c && d == 3 ? e : f 的执行顺序：

由于 JS 是动态语言，变量的类型可能随执行的流程发生变化，因此在分析时需要知道整个代码的执行顺序。

流程节点就是拥有记录这个顺序的对象。

开始流程

开始流程是整个流程图的根节点。

// FlowStart represents the start of a control flow. For a function expression or arrow
// function, the node property references the function (which in turn has a flowNode
// property for the containing control flow).
export interface FlowStart extends FlowNodeBase {
    node?: FunctionExpression | ArrowFunction | MethodDeclaration;
}

代码总是从一个函数开始执行的，所以开始流程也会记录关联的函数声明。

标签流程

如果执行的时候出现判断，则可能从一个流程进入两个子流程，即流程跳转，跳转的目标叫标签流程：

// FlowLabel represents a junction with multiple possible preceding control flows.
export interface FlowLabel extends FlowNodeBase {
    antecedents: FlowNode[] | undefined;
}

antecedents 中文意思是祖先，其实是代表执行这个流程节点的上一个父流程节点。

比如上图例子中，编号 5 就是一个标签流程，其父流程分别是 e 和 f 所属流程。

 

代码中的循环也是以标签流程的方式出现的。

缩小类型范围的流程

理论上，每行节点都可能对变量的类型有影响，比如上图例子中，e 所在的位置在流程上可以确认 d == 3。

那么 d == 3 就是一种缩小类型范围的流程，在这个流程节点后面，统一认为 d 就是 3。

TS 目前并不支持将所有的表达式都按缩小类型范围的流程处理，只支持特定的几种表达式，甚至有些表达式如果加了括号就不认识。

这主要是基于性能考虑，这样可以更少创建流程节点。

TS 目前支持的流程有：

// FlowAssignment represents a node that assigns a value to a narrowable reference,
// i.e. an identifier or a dotted name that starts with an identifier or 'this'.
export interface FlowAssignment extends FlowNodeBase {
    node: Expression | VariableDeclaration | BindingElement;
    antecedent: FlowNode;
}

export interface FlowCall extends FlowNodeBase {
    node: CallExpression;
    antecedent: FlowNode;
}

// FlowCondition represents a condition that is known to be true or false at the
// node's location in the control flow.
export interface FlowCondition extends FlowNodeBase {
    node: Expression;
    antecedent: FlowNode;
}

export interface FlowSwitchClause extends FlowNodeBase {
    switchStatement: SwitchStatement;
    clauseStart: number;   // Start index of case/default clause range
    clauseEnd: number;     // End index of case/default clause range
    antecedent: FlowNode;
}

// FlowArrayMutation represents a node potentially mutates an array, i.e. an
// operation of the form 'x.push(value)', 'x.unshift(value)' or 'x[n] = value'.
export interface FlowArrayMutation extends FlowNodeBase {
    node: CallExpression | BinaryExpression;
    antecedent: FlowNode;
}

finally 流程

try finally 流程稍微有些麻烦。

try {
    // 1
    // ...(其它代码)...
    // 2
} catch {
    // 3
    // ...(其它代码)...
    // 4
} finally {
    // 5
}
// 6

对于位置 5，其父流程是 1/2/3/4 (假设 try 中任何一行代码都可能报错)

对于位置 6，其父流程只能是 5，且此时的 5 的父流程只能是 2/4，

所以位置 6 的父流程节点是 finally 结束位置的节点 5，而节点 5 的父流程有两种可能：1/2/3/4 或只有 2/4

所以 TS 在 5 的前后插入了两个特殊的流程节点：StartFinally  和 EndFinally，

当遍历到 EndFinally 时，则给 StartFinally 加锁，说明此时需要的是 finally 之后的流程节点，否则说明需要的是 finally 本身的父节点

export interface AfterFinallyFlow extends FlowNodeBase, FlowLock {
    antecedent: FlowNode;
}

export interface PreFinallyFlow extends FlowNodeBase {
    antecedent: FlowNode;
    lock: FlowLock;
}

  export interface FlowLock {

    locked?: boolean;

  }

综合

以上所有类型的流程节点，通过父节点的方式组成一个图

export type FlowNode =
        | AfterFinallyFlow
        | PreFinallyFlow
        | FlowStart
        | FlowLabel
        | FlowAssignment
        | FlowCall
        | FlowCondition
        | FlowSwitchClause
        | FlowArrayMutation;

 export interface FlowNodeBase {

    flags: FlowFlags;

    id?: number;     // Node id used by flow type cache in checker

}

如果将流程节点可视化，将类似地铁图，每个节点就是一个站点，站点之间的线路存在分叉，也存在合并，也存在循环。

自测题

为了帮助验证到此为止的知识点是否都已掌握，这里准备了一些题目：

1. 解释以下术语：

• Token
• Node
• SyntaxKind
• Symbol
• Declaration
• TypeNode
• FlowNode
• Increamentable
• fullStart
• Trivial

2. 阐述编译器从源文件到符号的流程步骤

3. 猜测编译器在生成符号后的操作内容