Нови програмски језик Масх

Неколико година сам се окушао у развоју сопственог програмског језика. Желео сам да створим, по мом мишљењу, најједноставнији, најфункционалнији и најпогоднији могући језик.

У овом чланку желим да истакнем главне фазе свог рада и, за почетак, опишем креирани концепт језика и његову прву имплементацију, на којој тренутно радим.

Унапред да кажем да сам цео пројекат написао у Фрее Пасцал-у, јер... програми на њему се могу саставити за огроман број платформи, а сам компајлер производи веома оптимизоване бинарне датотеке (све компоненте пројекта сакупљам са О2 заставицом).

Време извођења језика

Пре свега, вреди причати о виртуелној машини коју сам морао да напишем за покретање будућих апликација на свом језику. Одлучио сам да имплементирам архитектуру стека, можда, зато што је то био најлакши начин. Нисам нашао ни један нормалан чланак о томе како то да урадим на руском, па сам, након што сам се упознао са материјалом на енглеском, сео да дизајнирам и напишем свој бицикл. Затим ћу представити своје „напредне“ идеје и развоје по овом питању.

Имплементација стека

Очигледно, на врху ВМ-а је стек. У мојој имплементацији ради у блоковима. У суштини ово је једноставан низ показивача и променљива за чување индекса врха стека.
Када се иницијализује, креира се низ од 256 елемената. Ако се више показивача гурне на стек, његова величина се повећава за следећих 256 елемената. Сходно томе, приликом уклањања елемената из наслага, његова величина се прилагођава.

ВМ користи неколико стекова:

1. Главни стек.
2. Стек за чување повратних тачака.
3. Стог за сакупљање смећа.
4. Пробајте/ухватите/коначно блокирајте стек руковаоца.

Константе и променљиве

Овај је једноставан. Константе се обрађују у посебном малом делу кода и доступне су у будућим апликацијама преко статичких адреса. Променљиве су низ показивача одређене величине, приступ његовим ћелијама се врши индексом – тј. статичка адреса. Променљиве се могу гурнути на врх стека или читати одатле. Заправо, јер Док наше варијабле у суштини чувају показиваче на вредности у ВМ меморији, језиком доминира рад са имплицитним показивачима.

Ђубретар

У мом ВМ-у је полуаутоматски. Оне. програмер сам одлучује када ће позвати сакупљача смећа. Не ради помоћу обичног бројача показивача, као у Питхон, Перл, Руби, Луа, итд. Реализује се кроз систем маркера. Оне. када је променљивој намењено да јој се додели привремена вредност, показивач на ову вредност се додаје стеку сакупљача смећа. У будућности, колектор брзо пролази кроз већ припремљену листу показивача.

Руковање блоковима три/цатцх/финалли

Као иу сваком модерном језику, руковање изузетцима је важна компонента. Језгро ВМ-а је умотано у блок три..цатцх, који може да се врати на извршење кода након што ухвати изузетак тако што ће неке информације о њему гурнути у стек. У коду апликације можете дефинисати блокове кода три/цатцх/финалли, специфицирајући улазне тачке на цатцх (управљач изузетком) и коначно/крај (крај блока).

Мултитхреадинг

Подржан је на нивоу ВМ. Једноставан је и згодан за употребу. Ради без система прекида, тако да код треба да се извршава у неколико нити неколико пута брже, респективно.

Екстерне библиотеке за ВМ

Без овога се никако не може. ВМ подржава увоз, слично као што је имплементиран у другим језицима. Можете написати део кода у Масх, а део кода на матерњим језицима, а затим их повезати у један.

Преводилац са Масх језика високог нивоа у бајт код за ВМ

Средњи језик

Да бих брзо написао преводилац са сложеног језика у ВМ код, прво сам развио средњи језик. Резултат је био ужасан спектакл налик асемблеру који овде нема посебне сврхе разматрати. Рећи ћу само да на овом нивоу преводилац обрађује већину константи и променљивих, израчунава њихове статичке адресе и адресе улазних тачака.

Архитектура преводиоца

Нисам изабрао најбољу архитектуру за имплементацију. Преводилац не гради кодно стабло, као што то раде други преводиоци. Он гледа на почетак структуре. Оне. ако део кода који се рашчлањује изгледа као „вхиле :“, онда је очигледно да је ово конструкција вхиле петље и да треба да се обради као конструкција вхиле петље. Нешто као сложено кућиште прекидача.

Захваљујући овом архитектонском решењу, преводилац се показао не баш брзим. Међутим, лакоћа његове модификације значајно се повећала. Додао сам потребне структуре брже него што је моја кафа могла да се охлади. Потпуна ООП подршка је имплементирана за мање од недељу дана.

Оптимизација кода

Овде је, наравно, могло и боље да се примени (и биће спроведено, али касније, чим се дође до тога). До сада, оптимизатор само зна како да одсече неискоришћени код, константе и увозе из склопа. Такође, неколико константи са истом вредношћу се замењују једном. То је све.

Маш језик

Основни појам језика

Главна идеја је била да се развије што функционалнији и једноставнији језик. Мислим да се развој носи са својим задатком са праском.

Блокови кода, процедуре и функције

Све конструкције у језику отварају се двотачком. : а затвара их оператер крај.

Процедуре и функције су декларисане као проц и фунц, респективно. Аргументи су наведени у заградама. Све је као већина других језика.

Оператер повратак можете вратити вредност из функције, оператора разбити омогућава вам да изађете из процедуре/функције (ако је изван петљи).

Primer koda:

...

func summ(a, b):
  return a + b
end

proc main():
  println(summ(inputln(), inputln()))
end

Подржани дизајни

• Петље: за..крај, док..крај, до..крај
• Услови: иф..[елсе..]енд, свитцх..[цасе..енд..][елсе..]енд.
• Методе: проц ():... енд, фунц ():... енд
• Ознака & иди: :, скочи
• Енумерације и низови константи.

Променљиве

Преводилац може да их одреди аутоматски, или ако програмер напише вар пре него што их дефинише.

Примери кодова:

a ?= 10
b ?= a + 20

var a = 10, b = a + 20

Подржане су глобалне и локалне варијабле.

OOP

Па, дошли смо до најукусније теме. Масх подржава све објектно оријентисане парадигме програмирања. Оне. класе, наслеђивање, полиморфизам (укључујући динамички), динамичка аутоматска рефлексија и интроспекција (пуна).

Без даљег одлагања, боље је само дати примере кода.

Једноставна класа и рад са њом:

uses <bf>
uses <crt>

class MyClass:
  var a, b
  proc Create, Free
  func Summ
end

proc MyClass::Create(a, b):
  $a = new(a)
  $b = new(b)
end

proc MyClass::Free():
  Free($a, $b)
  $rem()
end

func MyClass::Summ():
  return $a + $b
end

proc main():
  x ?= new MyClass(10, 20)
  println(x->Summ())
  x->Free()
end

Излаз ће: 30.

Наслеђе и полиморфизам:

uses <bf>
uses <crt>

class MyClass:
  var a, b
  proc Create, Free
  func Summ
end

proc MyClass::Create(a, b):
  $a = new(a)
  $b = new(b)
end

proc MyClass::Free():
  Free($a, $b)
  $rem()
end

func MyClass::Summ():
  return $a + $b
end

class MyNewClass(MyClass):
  func Summ
end

func MyNewClass::Summ():
  return ($a + $b) * 2
end

proc main():
  x ?= new MyNewClass(10, 20)
  println(x->Summ())
  x->Free()
end

Излаз ће: 60.

Шта је са динамичким полиморфизмом? Да, ово је одраз!:

uses <bf>
uses <crt>

class MyClass:
  var a, b
  proc Create, Free
  func Summ
end

proc MyClass::Create(a, b):
  $a = new(a)
  $b = new(b)
end

proc MyClass::Free():
  Free($a, $b)
  $rem()
end

func MyClass::Summ():
  return $a + $b
end

class MyNewClass(MyClass):
  func Summ
end

func MyNewClass::Summ():
  return ($a + $b) * 2
end

proc main():
  x ?= new MyClass(10, 20)
  x->Summ ?= MyNewClass::Summ
  println(x->Summ())
  x->Free()
end

Излаз ће: 60.

Хајде сада да одвојимо тренутак за интроспекцију једноставних вредности и класа:

uses <bf>
uses <crt>

class MyClass:
  var a, b
end

proc main():
  x ?= new MyClass
  println(BoolToStr(x->type == MyClass))
  x->rem()
  println(BoolToStr(typeof(3.14) == typeReal))
end

Издаће: тачно, тачно.

О операторима доделе и експлицитним показивачима

Оператор ?= се користи да променљивој додели показивач вредности у меморији.
Оператор = мења вредност у меморији користећи показивач из променљиве.
А сада мало о експлицитним показивачима. Додао сам их у језик да постоје.
@ — узети експлицитни показивач на променљиву.
? — добијате променљиву по показивачу.
@= — доделити вредност променљивој експлицитним показивачем на њу.

Primer koda:

uses <bf>
uses <crt>

proc main():
  var a = 10, b
  b ?= @a
  PrintLn(b)
  b ?= ?b
  PrintLn(b)
  b++
  PrintLn(a)
  InputLn()
end

Издаће: неки број, 10, 11.

Покушајте..[ухвати..][коначно..]крај

Primer koda:

uses <bf>
uses <crt>

proc main():
  println("Start")
  try:
    println("Trying to do something...")
    a ?= 10 / 0
  catch:
    println(getError())
  finally:
    println("Finally")
  end
  println("End")
  inputln()
end

Планови за будућност

Стално гледам и гледам ГраалВМ & Тартуф. Моје рунтиме окружење нема ЈИТ компајлер, тако да је у погледу перформанси тренутно конкурентно само Питхон-у. Надам се да ћу моћи да имплементирам ЈИТ компилацију засновану на ГраалВМ-у или ЛЛВМ-у.

репозиторијум

Можете се играти са развојем и сами пратити пројекат.

Сајт
Репозиторијум на ГитХуб-у

Хвала вам што сте прочитали до краја ако јесте.

Извор: ввв.хабр.цом