ES6 系列之 Babel 将 Generator 编译成了什么样子

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？mark 和 wrap 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:

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.prototype， genFun.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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本文作者：冴羽

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