Giới thiệu

Trong lập trình, việc phân tích và biến đổi mã nguồn là một phần quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và duy trì mã. Raku cung cấp một công cụ mạnh mẽ gọi là RakuAST, cho phép lập trình viên làm việc trực tiếp với Cây Cú Pháp Trừu Tượng (AST). Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách sử dụng RakuAST và ASTQuery để tìm kiếm và biến đổi mã một cách hiệu quả.

Mục tiêu của bài viết

Bài viết này sẽ giải thích:

• AST là gì và lý do tại sao nó quan trọng
• RakuAST cung cấp những gì
• Cách tìm kiếm AST và xây dựng các phép biến đổi tương tự như macro
• Cách hoạt động của ngôn ngữ truy vấn ASTQuery
• Các ví dụ thực tiễn: truy vấn, bắt giữ, bộ lọc thuộc tính và biến đổi

1. Cây Cú Pháp Trừu Tượng (AST) Là Gì?

1.1 Định nghĩa AST

• AST là một cây có cấu trúc và kiểu, đại diện cho mã của bạn sau khi đã phân tích cú pháp (ví dụ: “gọi hàm”, “áp dụng toán tử”, “biến”).

1.2 Tại Sao AST Quan Trọng?

• Các trình biên dịch, công cụ kiểm tra mã (linters) và công cụ tái cấu trúc hoạt động dựa trên AST vì chúng nắm bắt được nghĩa của mã, không chỉ là văn bản. Điều này cho phép tìm kiếm mạnh mẽ và biến đổi an toàn.

2. RakuAST Là Gì?

2.1 Cấu Trúc của RakuAST

• RakuAST là đại diện có cấu trúc mới của mã Raku. Nó cung cấp các loại nút như RakuAST::Call, RakuAST::ApplyInfix, RakuAST::Var, và nhiều hơn nữa.
• Truy cập: Bạn có thể sử dụng my $ast = $code.AST; cho các chuỗi, hoặc $*CU cho đơn vị biên dịch hiện tại trong một phaser CHECK.
• Tình trạng: RakuAST vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Một số trường nút có thể không phải là rw trên Rakudo của bạn; hãy xây dựng lại hoặc thay thế các nút bao quanh khi cần.

3. Tại Sao Phải Tìm Kiếm AST?

• Vượt xa grep: Tìm kiếm “các cuộc gọi hàm với một Int ở đâu đó trong args”, không chỉ là các kết quả văn bản.
• Tái cấu trúc an toàn: Nhắm mục tiêu các hình dạng và thuộc tính nút cụ thể để tránh những kết quả dương tính giả.
• Nâng cấp tự động: Viết các codemods để chuyển đổi các mẫu cũ thành API mới.

4. Các Phép Biến Đổi Tương Tự Macro (Biến Đổi Thời Gian Biên Dịch)

• Sử dụng một phaser CHECK với use experimental :rakuast; để kiểm tra và sửa đổi $*CU trước khi chạy.
• Luồng điển hình: 1) Lấy $*CU 2) Truy vấn các nút với ASTQuery 3) Biến đổi các nút (hoặc xây dựng lại nếu các trường không phải là rw).

Ví dụ: Thêm '!!!' vào cuối mỗi cuộc gọi say.

use experimental :rakuast;
use ASTQuery;

CHECK {
    my $ast = $*CU;
    for $ast.&ast-query(Q|.call#say|).list {
        .args.push: RakuAST::StrLiteral.new: "!!!";
    }
}
say "some text"; # prints "some text!!!"

5. ASTQuery, Tổng Quan

• Ngôn ngữ truy vấn: Mô tả các loại nút, mối quan hệ (con/cháu/tổ tiên), và thuộc tính một cách ngắn gọn.
• Bắt giữ: Đặt tên cho các nút bạn muốn lấy bằng $name.
• Hàm: Các điều kiện có thể tái sử dụng được tham chiếu bằng &name.
• API lập trình: ast-query và ast-matcher.
• CLI: Truy vấn các tệp và in kết quả dưới dạng dễ đọc.

6. Hướng Dẫn Nhanh

use ASTQuery;

my $code = q:to/CODE/;
    sub f($x) { }
    f 42;
    say 1 * 3;
CODE

my $ast = $code.AST;

# Tìm các nút toán tử Apply nơi left=1 và right=3
my $ops = $ast.&ast-query('.apply-operator[left=1, right=3]');
say $ops.list;

# Tìm các cuộc gọi có Int ở đâu đó trong args
my $calls = $ast.&ast-query('&is-call[args=>>>.int]');
say $calls.list;

7. Ngôn Ngữ Chọn Lọc

7.1 Định dạng mô tả nút

RakuAST::Class::Name.group#id[attr1, attr2=attrvalue]$name&function

7.2 Thành phần

• RakuAST::Class::Name: Tên lớp đầy đủ tùy chọn.
• .group: Nhóm nút tùy chọn (bí danh cho nhiều lớp).
• #id: Giá trị id tùy chọn so sánh với trường id của nút.
• [attributes]: Trình điều khiển thuộc tính tùy chọn.
• $name: Tên bắt giữ tùy chọn.
• &function: Trình điều khiển hàm tùy chọn.

7.3 Các toán tử quan hệ

• >: Trái có phải là con của phải.
• >>: Trái có phải là cháu của phải.
• <<<: Phải là tổ tiên của trái.

7.4 Các nút có thể bỏ qua

Các nút như RakuAST::Block, RakuAST::StatementList sẽ bị bỏ qua trong các tìm kiếm.

8. Các Ví Dụ Thực Tiễn

8.1 Tìm kiếm các phép toán infix cụ thể

my $code = q{
    for ^10 {
        if $_ %% 2 {
            say 1 * 3;
        }
    }
};
my $ast = $code.AST;

my $result = $ast.&ast-query: Q|.apply-operator[left=1, right=3]|;

say $result.list;

8.2 Sử dụng toán tử tổ tiên và bắt giữ

my $result = $ast.&ast-query('RakuAST::Infix <<< .conditional$cond .int#2$int');
say $result.list;  # Các nút infix
say $result.hash;  # Bắt giữ 'cond' và 'int'

9. Thực Hành Tốt Nhất

• Kiểm tra các truy vấn: Luôn kiểm tra các truy vấn của bạn để đảm bảo rằng chúng trả về kết quả mong muốn.
• Giữ cho mã dễ đọc: Sử dụng các tên biến rõ ràng để cải thiện khả năng bảo trì và hiểu biết về mã.

10. Các Cạm Bẫy Thường Gặp

• Thiếu sót trong truy vấn: Đảm bảo bạn đã định nghĩa chính xác các thuộc tính và loại nút bạn đang tìm kiếm.
• Sử dụng không đúng ngôn ngữ truy vấn: Hãy chú ý đến cú pháp và cấu trúc của ngôn ngữ truy vấn để tránh lỗi.

11. Mẹo Tối Ưu Hiệu Suất

• Sử dụng bộ lọc thông minh: Tối ưu hóa các truy vấn để chỉ lấy những nút cần thiết.
• Xây dựng lại các nút: Nếu các trường không phải là rw, hãy xây dựng lại các nút để tối ưu hóa hiệu suất.

12. Kết Luận

ASTQuery cho phép bạn mô tả các hình dạng có ý nghĩa trong RakuAST—các cuộc gọi, toán tử, biến, và nhiều hơn nữa. Bằng cách sử dụng công cụ này, bạn có thể tìm kiếm mã chính xác, thực hiện các biến đổi tự động và tối ưu hóa hiệu suất của ứng dụng. Hãy bắt đầu khám phá RakuAST và ASTQuery ngay hôm nay!

13. FAQ

13.1 RakuAST có an toàn không?

RakuAST vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, vì vậy hãy cẩn trọng khi sử dụng trong môi trường sản xuất.

13.2 Làm thế nào để bắt đầu với ASTQuery?

Bạn có thể bắt đầu bằng cách cài đặt Raku và tham khảo tài liệu của ASTQuery trên GitHub.

14. Tài Nguyên Tham Khảo

• Tài liệu Raku
• Repository ASTQuery
• REFERENCE.md cho danh sách đầy đủ các nhóm, hàm và trường id.