用python写个模板引擎（python的模板）

用python写个模板引擎（python的模板）

一.实现思路

本文讲解如何使用python实现一个简单的模板引擎, 支持传入变量, 使用if判断和for循环语句, 最终能达到下面这样的效果:

要实现这样的效果, 第一步就应该将文本中的html代码和类似{% xxx %}这样的渲染语句分别提取出来, 使用下面的正则表达式可以做到:

re.split(r'(?s)({{.*?}}|{%.*?%}|{#.*?#})', html)

用这个正则表达式处理刚才的文本, 结果如下:

在提取文本之后, 就需要执行内部的逻辑了. python自带的exec函数可以执行字符串格式的代码:

exec('print("hello world")') # 这条语句会输出hello world

因此, 提取到html的渲染语句之后, 可以把它改成python代码的格式, 然后使用exec函数去运行. 但是, exec函数不能返回代码的执行结果, 它只会返回None. 虽然如此, 我们可以使用下面的方式获取字符串代码中的变量:

因此, 我们只要在code这个字符串中定义一个函数, 让它能够返回渲染后的模板, 然后使用刚才的方式把这个函数从字符串中提取出来并执行, 就能得到结果了.

基于上面的思路, 我们最终应该把html文本转化为下面这样的字符串:

如何将html文本转化为上面这样的代码, 是这篇文章的关键. 上面的代码是由最开始那个html demo转化来的, 每一块我都做了注释. 如果没看明白的话, 就多看几遍, 不然肯定是看不懂下文的.

总的来说, 要渲染一个模板, 思路如下:

二.字符串代码

为了能够方便地生成python代码, 我们首先定义一个CodeBuilder类:

这个类作为字符串代码的容器使用, 它的本质是对字符串代码的封装, 在字符串的基础上增加了以下的功能:

代码缩进

CodeBuilder维护了一个indent_level变量, 当调用它的add_line方法写入新代码的时候, 它会自动在代码开头加上缩进. 另外, 调用indent和dedent方法就能方便地增加和减少缩进.

生成函数

由于定义这个类的目的就是在字符串里面写一个函数, 而这个函数的开头和结尾都是固定的, 所以把它直接写到对象的方法里面. 值得一提的是, 在start_func这个方法中, 我们写了这样三行代码:

append_result = result.append

extend_result = result.extend

to_str = str

这样做是为了提高渲染模板的性能, 调用我们自己定义的函数, 需要的时间比调用result.append或者str等函数的时间少. 首先对于列表的append和extend两个方法来说, 每调用一次, python都需要在列表中的所有方法中找一次, 而直接把它绑定到我们自己定义的变量上, 就能避免python重复地去列表的方法中来找. 然后是str函数, 理论上, python查找局部变量的速度比查找内置变量的快, 因此我们使用一个局部变量to_str, python找到它的速度就比找str要快.

上面这段话都是我从网上看到的, 实际测试了一下, 在python3.7上, 运行append_result需要的时间比直接调用result.append少了大约25%, to_str则没有明显的优化效果.

代码嵌套

有的时候我们需要在一块代码中嵌套另外一块代码, 这时候可以调用add_section方法, 这个方法会创建一个新的CodeBuilder对象作为内容插入到原CodeBuilder对象里面, 这个和前端的div套div差不多.

这个方法的好处是, 你可以在一个CodeBuilder对象中预先插入一个CodeBuilder对象而不用写入内容, 相当于先占着位置. 等条件成熟之后, 再回过头来写入内容. 这样就增加了字符串代码的可编辑性.

获取变量

调用get_globals方法获取当前字符串代码内的所有全局变量.

三.Template模板

在字符串代码的容器做好之后, 我们只需要解析html文本, 然后把它转化为python代码放到这个容器里面就行了. 因此, 我们定义如下的Template类:

首先, 我们实例化了一个CodeBuilder对象作为容器使用. 在这之后, 我们定义了all_vars和loop_vars两个集合, 并在CodeBuilder生成的函数开头插了一个子容器. 这样做的目的是, 最终生成的函数应该在开头添加类似 var_name = context['var_name']之类的语句, 来提取传入的上下文变量的值. 但是, html中有哪些需要渲染的变量, 这是在渲染之后才知道的, 所以先在开头插入一个子容器, 并创建all_vars这个集合, 以便在渲染html之后把这些变量的赋值语句插进去. loop_vars则负责存放那些由于for循环产生的变量, 它们不需要从上下文中提取.

然后, 我们创建一个bufferd列表. 由于在渲染html的过程中, 变量和html语句是不需要直接转为python语句的, 而是应该使用类似 append_result(xxx)这样的形式添加到代码中去, 所以这里使用一个bufferd列表储存变量和html语句, 等渲染到for循环等特殊语句时, 再调用flush_output一次性把这些东西全写入CodeBuilder中. 这样做的好处是, 最后生成的字符串代码可能会少几行.

万事具备之后, 使用正则表达式分割html文本, 然后迭代分割结果并处理就行了. 对于不同类型的字符串, 使用下面的方式来处理:

html代码块

只要有空格和换行符之外的内容, 就放入缓冲区, 等待统一写入代码

带的{{}}的变量

只要变量合法, 就记录下变量名, 然后和html代码块同样方式处理

if条件判断 & for循环

这两个处理方法差不多, 首先检查语法有无错误, 然后提取参数将其转化为python语句插入, 最后再增加缩进就行了. 其中for语句还需要记录使用的变量

end语句

这条语句意味着for循环或者if判断结束, 因此减少CodeBuilder的缩进就行

在解析完html文本之后, 清空bufferd的数据, 为字符串代码添加变量提取和函数返回值, 这样代码也就完成了.

四.结束

最后, 实例化Template对象, 调用其render方法传入上下文, 就能得到渲染的模板了:

t = Template(html)

result = t.render({'title': '高等数学'})

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