以 Golang 为例详解 AST 抽象语法树
前言各位同行有没有想过一件事，一个程序文件，比如 hello.go 是如何被编译器理解的，平常在编写程序时，IDE 又是如何提供代码提示的。在这奥妙无穷的背后， AST（Abstract Syntax Tree）抽象语法树功不可没，他站在每一行程序的身后，默默无闻的工作，为繁荣的互联网世界立下了汗马功劳。
AST 抽象语法树
AST 使用树状结构来表达编程语言的结构，树中的每一个节点都表示源码中的一个结构。听到这或许你的心里会咯噔一下，其实说通俗一点，在源代码解析后会得到一串数据，这个数据自然的呈现树状结构，它被称之为 CST（Concrete Syntax Tree） 具体语法树，在 CST 的基础上保留核心结构。忽略一些不重要的结构，比如标点符号，空白符，括号等，就得到了 AST。
如何生成 AST
生成 AST 大概需要两个步骤，词法分析lexical analysis和语法分析syntactic analysis 。
词法分析 lexical analysis
lexical analysis 简称 lexer ，它表示字符串序列，也就是我们的源代码转化为 token 的过程，进行词法分析的工具叫做词法分析器（lexical analyzer，简称lexer），也叫扫描器（scanner）。Go 语言的 go/scanner 包提供词法分析。
func ScannerDemo() {
// 源代码
src := []byte(`
func demo() {
fmt.Println("When you are old and gray and full of sleep")
}
`)
// 初始化标记
var s scanner.Scanner
fset := token.NewFileSet()
file := fset.AddFile("", fset.Base(), len(src))
s.Init(file, src, nil, scanner.ScanComments)
// Scan 进行扫码并打印出结果
for {
pos, tok, lit := s.Scan()
if tok == token.EOF {
break
}
fmt.Printf("%s\t%s\t%q\n", fset.Position(pos), tok, lit)
}
}打印的结果我们接着往下看。
标记 token
标记(token) 是词法分析后留下的产物，是构成源代码的最小单位，但是这些 token 之间没有任何逻辑关系。以上述代码为例：
func demo() {
fmt.Println("When you are old and gray and full of sleep")
}经过词法分析后，会得到：
tokenliteral（字面量，以string表示）func"func"IDENT"demo"("")""{""IDENT"fmt".""IDENT"Println"(""STRING"\"When you are old and gray and full of sleep\"")"";"\n"}"";"\n"在 Go 语言中，如果 token 类型就是一个字面量，例如整型，字符串类型等，那么它的值就是相对应的值，比如上表的 STRING；如果 token 是 Go 的关键词，那么它的值就是关键词，比如上表的 fun；对于分号，它的值则是换行符；其他 token 类要么是不合法的，如果是合法的，则值为空字符串，比如上表的 {。
语法分析 syntactic analysis
不具备逻辑关系的 token 经过语法分析（syntactic analysis，也叫 parsing）就可以得到具有逻辑关系的 CST 具体语法树，然后对 CST 进行分析提炼即可得到 AST 抽象语法树。完成语法分析的工具叫做语法分析器（parser）。Go 语言的 go/parser 提供语法分析。
func ParserDemo() {
src := `
package main
`
fset := token.NewFileSet()
// 如果 src 为 nil，则使用第二个参数，它可以是一个 .go 文件地址
f, err := parser.ParseFile(fset, "", src, 0)
if err != nil {
panic(err)
}
ast.Print(fset, f)
}打印出来的 AST：
0*ast.File {
1.Package: 2:1
2.Name: *ast.Ident {
3..NamePos: 2:9
4..Name: "main"
5.}
6.FileStart: 1:1
7.FileEnd: 2:14
8.Scope: *ast.Scope {
9..Objects: map*ast.Object (len = 0) {}
10.}
11}它包含了源代码的结构信息，看起来像一个 JSON。
总结
源代码经过词法分析后得到 token(标记)，token 经过语法分析得到 CST 具体语法树，在 CST 上创建 AST 抽象语法树。 来个图图或许更直观：
https://api.oldme.net/static/rich/202401/cyfynou6twslm9tuhi.png
Go 的抽象语法树
这里我们以一个具体的例子来看：从 go 代码中提取所有结构体的名称。
// 源码
type A struct{}
type B struct{}
type C struct{}func ExampleGetStructName() {
fileSet := token.NewFileSet()
node, err := parser.ParseFile(fileSet, "demo.go", nil, parser.ParseComments)
if err != nil {
return
}
ast.Inspect(node, func(n ast.Node) bool {
if v, ok := n.(*ast.TypeSpec); ok {
fmt.Println(v.Name.Name)
}
return true
})
// Output:
// A
// B
// C
}
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