Как же вы будете изучать внутренности, если даже как просто использовать не можете прочитать/понять?
Как работает Fastroute?
на регулярках, как и все роутеры. В данном случае это был
первый роутер который использовал "лайфхак" с объединением всех регулярок в одну чем смог добиться ускорения в разы по сравнению с другими роутерами на тот момент.
Причем это изначально просто роутер-пример использования этой техники автором.
Сам же автор nikic запилил очень много фич в php которые были добавлены за последние года.