Z语言实现基本原理

原文作者: @TKT2016 (知乎, github)

计算机编程发展已经有几十年了，编程的难度也越来越小，会编程的人也越来越多。但是现在的编程还是非常难，需要专门学习很长时间才能掌握。我的目标是创造出更简单更容易掌握的语言，所以我开发出了Z语言。

C#语言中实现用控制台打印”你好”的程序是

Console.Write(“你好”);

对一个没有接触编程的人来说，他至少需要懂Console是什么、Write是什么、‘.’号起什么作用、“你好”为什么需要括号括起来。

在Z语言中打印“你好”的程序是这样写的

控制台打印“你好”

相比来说，Z语言程序是主要用汉字写的，和中文自然语法比较接近，需要学习的知识点更少，一般人即使没有学过，也能一眼看出这句话是什么意思。

Z语言编译为了实现正确编译上条控制台打印“你好”程序，会进行以下步骤。

(控制台的源文件在’Z语言系统/控制台’)

1.新建类

新建一个叫‘控制台’的C#类，给这个类名添加特性[ZStatic]。(Zstatic在‘Z语言接口编写文档’解释)

2.实现’ public static void Write(object obj)’方法

3.给‘打印(object obj)’添加‘[ZCode(“打印(object:obj)”)]’特性

编译器读取源文件，把控制台打印“你好” 分析成标识“控制台打印”和字符串“你好”两个Token

控制台打印“你好” → 控制台打印＋ “你好”

编译器分析导入的开发包，构建词库，根据‘[ZStatic]’标注的控制台类型和‘[ZCode(“打印(object:obj)”)]’构建两个词‘控制台’和‘打印’

编译器根据词库把‘控制台打印’分词为‘控制台’和‘打印’两个Token

控制台打印＋ “你好” → 控制台＋打印＋ “你好”

从控制台Token查找到控制台类型，根据打印Token查找特性为‘[ZCode(“打印(object:obj)”)]’的方法Write，把把“你好” Token作为方法调用的参数

编译器生成CLR调用方法指令

ldstr bytearray (60 4F 7D 59 )

call void [‘Z语言系统’]’Z语言系统’.’控制台’::Write(object)

Z语言也可以实现对参数不在末尾的方法的调用。比如下面例子。

在C#中，控制台换行实现如下

Console.WriteLine();

如果要求根据一个整数参数k连续换行k行，代码可以编写为一个方法（在’Z语言系统/控制台’）

public static void 换行(int k)
{
  for (int i = 0; i < k; i++)
  {
  Console.WriteLine();
  }
}

用C#语言调用这一方法的程序是

控制台.换行(5);

而给这个方法加特性[ZCode(“换(int:k)行”)] 后就可以在Z语言中这样调用

控制台换5行

5是参数，‘换’和‘行’是调用过程名称的组成部分。这是Z语言先进于主流编程语言的一个地方，主流编程语言中参数必须放在语句的末尾，Z语言的参数可以放在一条语句的任意位置，实现了编程的类自然语言化。

编译器对控制台换5行这条程序的处理大概步骤如下。

控制台换5行 → 控制台换5行

编译器分析导入的开发包，构建词库，根据‘[ZStatic]’标注的控制台类型和‘[ZCode(“打印(object:obj)”)]’构建两个词‘控制台’、‘换’、‘行’

对程序进行分词

控制台换5行 → 控制台＋换＋ 5 ＋行

从控制台Token查找到控制台类型，根据换＋ 5 ＋行查找特性为‘ZCode(“换(int:k)行”)’的方法，把把5作为方法调用的参数

编译器生成CLR指令

ldc.i4.5

call void [‘Z语言系统’]’Z语言系统’.’控制台’::’换行’(int32)