urgent 0.1.2

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很急语言, 一个"过渡"语言.

安装pip, 命令ugt

(pip install urgent, ugt --help)

运行3.6, 编译3.7

(3.7, 3.8上, urgent编译出的字节码可以被3.6加载, 也就是没有使用ROT4和LOAD_METHOD这些新的指令)

跨版本加载用--raw_bytecode flag.

ugt cc <xxx.ugt> <xxx.code> -- raw_bytecode --project bootstrap.toml

后,

import marshal
code_object = marshal.load(open("xxx.code", 'rb'))
exec(code_object, globals())

语句(伪)

• let/def和rec.

let x = 1
def x = 1

一个意思.

• rec

rec f = x -> (f, x)

是递归, 也就是自己的定义中可以出现自己.

• let ..., ...

let x = 1, y = 2, z = ...,

定义时x, y, z互不引用, 他们定义时用到的x, y, z来自外部.

• rec ..., ....

rec x = a -> (a, y), y = a -> (a, x) , z = ...,

定义时, x, y, z互相引用.

If

<expr> ?
    <expr>
else
    <expr>

我觉得语法还行.

how?
  fine
else
  emmm  

还阔以.

Match

let x  =
(1, 2) match
  (a, b, c) => a,
  (1, 2) => 0

可以match的很多, 更多例子见后面的variants.

注意, 二元运算符会被当作解构器.

我们还支持view pattern.

let f = x -> (x, 2 * x)

1 match (f -> (a, b)) => a + b # 1 + 2 * 1 
5 match (f -> (a, b)) => a + b # 5 + 2 * 5 

Open, Import

项目根目录那个hello.ugt可以拿来试, 打开ugt repl,

Urgent> import Hello
Urgent> print 1
Undef print
Urgent> let x = Hello
Urgent> x.print 1
1
Urgent> open x
Urgent> print 1
1

import导入模块但不加载它的成员, open加载成员. 看起来似乎是python的import <mod>和from <mod> import *, 其实不是.

一切都是静态的, 只有module可以被import和open. x之所以可以被open, 是因为x被分析为是模块Hello的alias.

Urgent是pure的, 变量不可以多次赋值(只有绑定), 所以, 上面代码里任何使用x的地方都会索引到模块Hello.

如果说python import *是有运行时开销的, 那么, 已经加载过的模块在urgent里, 无论在哪儿open都是0开销的.

一种来自于ML语言的用法是, 在局部打开模块.

Urgent> import Hello
Urgent> let x = 1
Urgent> print 1
Undef print

Urgent> let x = let y = 2 open Hello in print 1
1
Urgent> print 1
Undef print

语句引导的表达式

open, let, rec, def这些语句后面可以跟一个in, 表示表达式.

Urgent> let x = def x = 1 in open Hello in print <| x + 1
2

连续的let, open, 这些语句, 可以不写in.

Urgent> let x = let x = 1 let y = 2 let c = 3 open Hello in print <| x + y + c
6
Urgent> print <| 1 + 2 + 3
Undef operator.<|
Urgent> print (1+2)
Undef operator.+

中缀定义

+左结合，优先级10.

infixl + 10

<|右结合, 优先级0.

infixr <| 0

优先级是一个整数, 可以为负.

如果想要使用其他模块定义的运算符优先级和结合性, 可以open该模块. 如果不想污染作用域, 可以局部open该模块.

只有and和or两个是固定的优先级, 他们的优先级都比其他二元运算符低.

and和or也用在pattern matching中. and表示左右俩都要match, or表示只match一个.

x match
  1 or 2 or 3 => 0,
  x and (y, z) => (y, x, z) 

Variants

data Nil, Cons(_, _) 
infixr :: 1
let :: = Cons

let l1 = Cons 1 Nil

let print_lst = lst ->
  lst match
    1 :: Cons a b => ...,
    Cons a b => ...,
    Nil =>  ...

[]语法是Nil的简写, [a, b]这样的语法是Cons a (Cons b Nil)的简写, 所以我们可以

data Nil, Cons(_, _) 
infixr :: 1
let :: = Cons
let l1 = [1]

let print_lst = lst ->
  lst match
    1 :: a :: b => ...,
    a :: b => ...,
    [] =>  ...

局部定义的variants:

let x = data A, B, C in
  (A, B, C)
A

# Undef: A

这是用来动态create数据类型的. 注意这对于运行时来说比较缓慢. 一般来说, 还是把数据创建放到模块顶层.

Variants的成员可以按名字访问:

data Either(left, right)
let x = Either(1, 2)
x.left |> print

尾递归

urgent实现了尾递归, 所以, 你可以随意地写递归函数定义.

我们不能说这个速度非常快, 实际上, 比起python循环, 相同情况下我们的尾递归性能只有其一半, 更别说我们还有柯里化.

然而, 既然你在看了, 那我可以开心地向你保证, 这是Python世界最快的, 且货真价实的尾递归实现.

其基本原理相当简单, 你可以在codegen.py的preload方法里找到一个用字节码书写的, 优化到极致的尾递归scheduler.

我会在非尾递归调用点应用这个scheduler, 你能同通过阅读compiler.py的v_tco以及v_call方法, 来进一步理解尾递归优化的实现.

Python函数调用

f.(a, b, c)

像这样, 调用时加个点的函数, 就是按照Python的调用约定. 这并不和我们的尾递归优化冲突.

Imperative Programming

下面的代码需要加载项目目录下的base/prelude.ugt.

• ref

Urgent> let x = ref 1
=> ()
Urgent> x
=> ref 1
Urgent> x := 2
=> ()
Urgent> x
=> ref 2
Urgent> !x + 2
=> 4

• for

Urgent> for [1, 2, 3] ( x -> 
  print x
)
1
2
3
=> ()

• while

Urgent> let x = ref 1
=> ()
Urgent> while { !x < 10 } {
  do print !x
  in x := !x + 1
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
=> ()

上面的循环暂时是尾递归写的, 之后会用Python字节码重写.

for和while的实现如下:

rec for = seq -> f ->
    seq match
        [] => (),
        hd :: tl =>
            do f hd
            in for tl f

rec while = cond -> f ->
    cond () ?
        do f ()
        in while cond f
    else ()

都可以良好地尾递归.

项目构建

urgent把所有代码编译成单个.pyc文件.

# 编译
sh> ugt cc <主模块.ugt> <a.pyc> --project <项目文件.toml>
# 直接执行
sh> ugt run <主模块.ugt> --project <项目文件.toml>
# 启动REPL
sh> ugt repl --project <项目文件.toml>

一个示例的项目文件见bootstrap.toml.

packaging和project building这些方面其实还没设计好, 但先用着了. 做事第一.

WIP: Traits