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flang

flang的目标是设计一个兼具脚本语言的优点，但是又能够非常高效运行，工程友好的编程语言。

目的是更好的服务于现代工业，契合科学研究和工业需求。 未来的工业领域一定是与程序密不可分的，程序将不仅仅是程序员专有的，还将是各个领域的工具。 程序未来必定是像matlab、labview那样对各领域人员友好的，并且通过编译优化达到c语言那样的效率。

flang基本定位：

• 可以解释执行、AOT运行，也可以编译为机器码运行。可作为编译语言、可作为脚本。可以先编译后运行，也可以热加载运行代码。
• 无虚拟机、无GC，不支持指针，采用引用计数(ARC)等方法自动回收堆内存。
• 静态类型，支持类型推导和泛型。但是提供dynamic动态类型支持，用于特殊情况。
• 语法简洁。
• 可以通过标记（类似C#的Attribute特性，rust的Attribute属性）指定内存及编译特点，进一步提供高级功能优化性能。如静态分发、动态分发、虚表等。
• 能够方面方便的调用C、C++等语言编制的模块。采用类似swig的方式生成接口。

• 像python一样，代码简洁，开发速度快，同时方便科研和生产，贯彻编程语言为人服务的目标。
• 像C++、rust一样，抽象成本极低，运行速度快，发布体积小。
• 像swift、go一样，拥有类型推导，异常处理，对象分配内存自动回收，异步并发等现代语言特性

• 语法设计以易用性为重要要求。语言实现以效率高为重要要求。

flang 语言主要特点

1. 编译型语言(支持二进制编译、AOT，也可以解释运行)
   • 编译型语言，可直接编译为二进制机器码。支持预编译为二进制字节码。
   • 支持AOT和解释方式运行。
     • repl解释器[独立安装组件]，可以供学习、研究用。
     • AOT编译器，可内嵌到其他应用[独立安装组件]，作为内嵌脚本。在作为服务器端应用时，方便热更新代码。
   • 无虚拟机、无运行时、核心语言小
2. 数据类型
   • 静态类型（提供dynamic类型支持，方便后期绑定等特殊应用）
   • 类C的弱类型，数值计算可以自动转换类型。其他类型为强类型。
   • 提供精确计算及无限制精度整数支持。
   • 原生支持Unicode，默认使用UTF-8编码。
   • 原生支持高级数据结构，如List, Dict等
   • 支持泛型
   • 支持类型推导
3. 语法
   • 尽可能简化语法的情况下，增强功能。贯彻编程语言为人服务的宗旨。
   • 零成本抽象(静态分发、动态分发、虚表结合优化)
     • 所有程序最终转换为“数据+算法+接口+消息”的组合，(兼顾面向对象、函数式、面向数据、并发编程等)
     • 尽可能的由编译器实现静态分发，必要的情况下采用动态分发方式(也可以用标记自行指定)
4. 内存管理
   • 无GC、无指针、无运行时
   • 安全的堆操作，数据对象自动释放堆内存（采用引用计数方法（ARC）回收堆内存）
5. 原生的异常处理
6. 原生异步、并发设计
7. 语言互操作
   • 支持内嵌llvm ir
   • 用类似swig的方式调用C、C++、rust、fortran等模块。用类似lua一样的小模块与动态语言或有运行时语言交互，如python、java、c#等。
8. 跨平台
   • 操作系统api包装成类似python的sys, os模块，简洁、通用、方便
   • ui，图像等系统高耦合操作：采用统一的dsl+样式库(类似html+css的方式)。
9. 一定程度的支持反射

语言设计

• 语法设计

flang helloworld代码示例：

#/usr/bin/env flang
#coding: uft8

println("hello, world!")

flang可以像脚本代码一样使用，在函数外直接编写语句，从而省略main函数声明。

flang也可以用main函数作为入口函数：

#coding: uft8

func main(){
  println("hello, world!") 
}

flang每个源文件是一个模块，多个模块共同组成一个包，一个包中只有一个模块能包含main函数。 作为脚本(在模块中直接编写语句)的源文件，和main函数，在一个包中只能出现一次。

flang编译器命令

• 源代码文件编译
  • flang hello.f：以脚本方式运行
  • flang run hello.f：编译并运行
  • `flang compile hello.f``：编译单个文件
    • 参数 -i -b -s -c 分别表示输出IR、二进制IR、汇编、目标文件。 可以组合，比如：-ibc
• 交互模式
  • flang, or flang shell or flang repl运行交互式解释器环境
  • flang play：运行playground
  • flang notebook：运行类似jupyter的交互笔记本
• 源文件编辑辅助
  • flang fmt: or flang format格式化源文件
  • flang doc:生成文档
• 源代码组织管理
  • flang init:创建一个工程(proj)，proj中包含一个包(pkg)，pkg中含有一个helloworld源代码模块。
  • flang new pkgname:在当前proj中增加一个包。 +flang new --bin pkgname:表示目标位二进制执行程序。 +flang new --lib pkgname:则表示库 。
  • flang dep:依赖管理
    • falng dep where: 显示依赖所在文件夹。
    • flang dep cache: 下载依赖到本机。
    • flang dep config: 依赖缓存位置等设置。
    • flang dep update: 更新依赖，(如果项目依赖设置中指定了最大版本，则最多更新到最大版本)。
    • flang dep build: 编译依赖。
    • flang dep clean: 清除依赖编译的文件。
    • flang dep list: 显示依赖列表
    • flang dep graph: 树状显示依赖列表
    • flang dep verify: 检测依赖包自下载之后是否被改动过。
    • flang dep help: 显示帮助
• 工程模块编译运行
  • flang check:语法检查
  • flang build:编译当前模块mod或者项目proj。
    • flang build --release: or -r编译发布版。默认为--debug
    • flang build --release --arch:i386 --os:win交叉编译
  • flang run:编译并运行当前模块或项目
  • flang clean:清除生成的目标文件
  • flang test:编译运行当前模块或项目的测试代码
  • flang bench:运行基准测试
• llvm输出
  • flang llvm --ast hello.f: 输出抽象语法树
  • flang llvm --ir hello.f: or -i 输出ir代码
  • flang llvm --ir -O3 hello.f -o hello.ll: 输出ir代码，3级优化
  • flang llvm --bc hello.f: or -b 输出bitcode（二进制的ir代码）
  • flang llvm --asm hello.f: or -s 输出汇编代码
• 安装包辅助命令
  • flang installer "dirname" -o installer.exe: 根据dirname文件夹内容创建installer安装包
• 辅助命令
  • flang version：显示版本信息。or flang ver
  • flang update:升级flang编译器。
  • flang help：显示帮助
  • flang -###: 打印后续命令执行细节，不执行，-###可以在命令任意位置。如flang llvm --ast hello.f -###

主要参考语言

Python, C#, Rust, Swift, Go, C, C++, Julia, Lua

后记

希望能够设计一个语法简洁，功能强大，性能也不错的新语言。 即使最后没有实现也不要紧，欢迎各位大佬萌新一起出谋划策。