「GoCN酷Go推荐」抽象语法树go/ast库使用
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2021-10-13 02:52
推荐背景
Go语言在编译过程中经过词法分析和语法分析之后，就到了抽象语法树的构建阶段，经历这一阶段之后，语句就真正组织成了程序代码。利用抽象语法树解析库，我们可以完成代码的自动化分析和自动化生成，因此通常用于做一些自动化的工具，例如wire。
使用案例
package main
import (
"go/ast"
"go/parser"
"go/token"
)
var src = `
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("Hello, World!")
}
`
func main() {
fset := token.NewFileSet() // positions are relative to fset
f, err := parser.ParseFile(fset, "", src, 0)
if err != nil {
panic(err)
}
// Print the AST.
ast.Print(fset, f)
}
fset是文件字符集用于定位ast.Node的文件位置 parser.ParserFile的第二参数为文件名，第三参数为字符串，前者是待解析的文件路径，后者为待解析的字符串。前者优先级高于后者。第四参数为解析模式(可以使用"|"来结合多种解析模式)
运行结果如下
0 *ast.File {
1 . Package: 2:1
2 . Name: *ast.Ident {
3 . . NamePos: 2:9
4 . . Name: "main"
5 . }
6 . Decls: []ast.Decl (len = 2) {
7 . . 0: *ast.GenDecl {
8 . . . TokPos: 4:1
9 . . . Tok: import
10 . . . Lparen: -
11 . . . Specs: []ast.Spec (len = 1) {
12 . . . . 0: *ast.ImportSpec {
13 . . . . . Path: *ast.BasicLit {
14 . . . . . . ValuePos: 4:8
15 . . . . . . Kind: STRING
16 . . . . . . Value: "\"fmt\""
17 . . . . . }
18 . . . . . EndPos: -
19 . . . . }
20 . . . }
21 . . . Rparen: -
22 . . }
23 . . 1: *ast.FuncDecl {
24 . . . Name: *ast.Ident {
25 . . . . NamePos: 6:6
26 . . . . Name: "main"
27 . . . . Obj: *ast.Object {
28 . . . . . Kind: func
29 . . . . . Name: "main"
30 . . . . . Decl: *(obj @ 23)
31 . . . . }
32 . . . }
33 . . . Type: *ast.FuncType {
34 . . . . Func: 6:1
35 . . . . Params: *ast.FieldList {
36 . . . . . Opening: 6:10
37 . . . . . Closing: 6:11
38 . . . . }
39 . . . }
40 . . . Body: *ast.BlockStmt {
41 . . . . Lbrace: 6:13
42 . . . . List: []ast.Stmt (len = 1) {
43 . . . . . 0: *ast.ExprStmt {
44 . . . . . . X: *ast.CallExpr {
45 . . . . . . . Fun: *ast.SelectorExpr {
46 . . . . . . . . X: *ast.Ident {
47 . . . . . . . . . NamePos: 7:5
48 . . . . . . . . . Name: "fmt"
49 . . . . . . . . }
50 . . . . . . . . Sel: *ast.Ident {
51 . . . . . . . . . NamePos: 7:9
52 . . . . . . . . . Name: "Println"
53 . . . . . . . . }
54 . . . . . . . }
55 . . . . . . . Lparen: 7:16
56 . . . . . . . Args: []ast.Expr (len = 1) {
57 . . . . . . . . 0: *ast.BasicLit {
58 . . . . . . . . . ValuePos: 7:17
59 . . . . . . . . . Kind: STRING
60 . . . . . . . . . Value: "\"Hello World!\""
61 . . . . . . . . }
62 . . . . . . . }
63 . . . . . . . Ellipsis: -
64 . . . . . . . Rparen: 7:31
65 . . . . . . }
66 . . . . . }
67 . . . . }
68 . . . . Rbrace: 8:1
69 . . . }
70 . . }
71 . }
72 . Scope: *ast.Scope {
74 . . Objects: map[string]*ast.Object (len = 1) {
74 . . . "main": *(obj @ 27)
75 . . }
76 . }
77 . Imports: []*ast.ImportSpec (len = 1) {
78 . . 0: *(obj @ 12)
79 . }
80 . Unresolved: []*ast.Ident (len = 1) {
81 . . 0: *(obj @ 46)
82 . }
83 }
ast.File内容
type File struct {
Doc *CommentGroup // associated documentation; or nil
Package token.Pos // position of "package" keyword
Name *Ident // package name
Decls []Decl // top-level declarations; or nil
Scope *Scope // package scope (this file only)
Imports []*ImportSpec // imports in this file
Unresolved []*Ident // unresolved identifiers in this file
Comments []*CommentGroup // list of all comments in the source file
}
其中Decls成员表示的就是文件中的顶级声明。接下来我们主要是关注它的内容。
包声明
Package: 2:1
Name: *ast.Ident {
. NamePos: 2:9
. Name: "main"
}
对应文件中的 "package main"语句，记录了语句的位置以及包名(main)字符串的位置信息。
引入声明
0: *ast.GenDecl {
. TokPos: 4:1
. Tok: import
. Lparen: -
. Specs: []ast.Spec (len = 1) {
. . 0: *ast.ImportSpec {
. . . Path: *ast.BasicLit {
. . . . ValuePos: 4:8
. . . . Kind: STRING
. . . . Value: "\"fmt\""
. . . }
. . . EndPos: -
. . }
. }
. Rparen: -
}
在ast.GenDecl中记录了import语句的位置信息。Specs为一个ast.Spec的数组，记录了每一个import的包名及位置信息。
函数声明
*ast.FuncDecl{
Name:*ast.Index{...}
Type:*ast.FuncType{
Params:*ast.FieldList{...}
Results: *ast.FieldList{...}
},
Body:*ast.BlockStmt{...}
}
ast.FuncDecl标明定义的是一个函数。 Name记录函数名 Type是函数类型,其中Params表示参数信息，这里为空；Results表示返回值信息，这里也为空。 Body则为函数体信息。
表达式
List: []ast.Stmt (len = 1) {
. 0: *ast.ExprStmt {
. . X: *ast.CallExpr {
. . . Fun: *ast.SelectorExpr {
. . . . X: *ast.Ident {
. . . . . NamePos: 7:5
. . . . . Name: "fmt"
. . . . }
. . . . Sel: *ast.Ident {
. . . . . NamePos: 7:9
. . . . . Name: "Println"
. . . . }
. . . }
. . . Lparen: 7:16
. . . Args: []ast.Expr (len = 1
. . . . 0: *ast.BasicLit {
. . . . . ValuePos: 7:17
. . . . . Kind: STRING
. . . . . Value: "\"Hello Wor
. . . . }
. . . }
. . . Ellipsis: -
. . . Rparen: 7:31
. . }
. }
}
Rbrace: 8:1
函数体中的表达式描述了函数的内容，例子中的fmt.Println("hello world")。
ast.CallExpr表示函数调用，其中SelectorExpr描述了调用函数的包名及函数名，Args则描述了参数信息。
遍历AST树
ast库提供了可以深度优先遍历AST的方法：func Inspect(node Node, f func(Node) bool)。其中node为根节点，f为处理节点的方法。
ast.Inspect(f, func(n ast.Node) bool {
var s string
switch x := n.(type) {
case *ast.BasicLit:
s = x.Value
case *ast.Ident:
s = x.Name
}
if s != "" {
fmt.Printf("%s:\t%s\n", fset.Position(n.Pos()), s)
}
return true
})
此函数遍历f(ast.File)节点打印所有的标识符和文字。
更多相关类型，可以通过命令 go doc ast |grep "^type .* struct"查看。
进阶使用
利用AST对go文件进行分析，我们可以实现代码的自动生成，其中包括以下几个常见使用领域：
代码注入: wire使用AST实现构造函数代码生成。 DeepCopy: 结合AST生成结构体的深拷贝函数代码 对象赋值: 在领域编程中，常常需要在不同的领域对象中进行数据转换，利用AST的解析结果，可以自动生成指定领域对象间的转换函数文件。
小结
抽象语法树的生成属于程序编译流程中的一员，利用AST及其相关库提供到方法，我们可以很方便的解析一个go文件，把文件内容结构化，以便做进一步的分析和使用。AST广泛应用于代码自动生成的功能中，例如go generate命令，wire工具等等。其中不少企业也会在开源库中，使用Comment的特殊格式，来自定义框架代码的自动生成命令。
参考资料
https://www.cnblogs.com/double12gzh/p/13632267.html https://cloud.tencent.com/developer/section/1142075
实验工具
https://astexplorer.net
https://greyireland.gitee.io/goast-viewer
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