594 lines
19 KiB
Markdown
594 lines
19 KiB
Markdown
<p align="center">
|
||
<img src="docs/README/IMG/icon/IMG_Snow_icon_128.svg" alt="Snow Icon">
|
||
<h1 align="center" style="margin: 30px 0 30px; font-weight: bold;">Snow编程语言</h1>
|
||
|
||
<p align="center">
|
||
<a href='https://gitee.com/jcnc-org/snow/stargazers'><img src='https://gitee.com/jcnc-org/snow/badge/star.svg?theme=dark' alt='star'></a>
|
||
<a href='https://gitee.com/jcnc-org/snow/members'><img src='https://gitee.com/jcnc-org/snow/badge/fork.svg?theme=dark' alt='fork'></a>
|
||
</p>
|
||
|
||
<p align="center">
|
||
<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/blob/main/LICENSE">
|
||
<img src="https://img.shields.io/badge/%20license-Apache--2.0%20-blue" alt="">
|
||
</a>
|
||
<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/tree/v0.6.0/">
|
||
<img src="https://img.shields.io/badge/version-v0.6.0-blue" alt="">
|
||
</a>
|
||
</p>
|
||
|
||
<p align="center">
|
||
<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
|
||
<img src="https://img.shields.io/badge/Windows-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Windows" alt="">
|
||
</a>
|
||
<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
|
||
<img src="https://img.shields.io/badge/Ubuntu-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Ubuntu" alt="">
|
||
</a>
|
||
<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
|
||
<img src="https://img.shields.io/badge/MacOS-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Apple" alt="">
|
||
</a>
|
||
</p>
|
||
|
||
## 项目简介
|
||
|
||
Snow 是一门受 LLM 时代启发的、面向 AI 友好的编程语言。它设计目标是让 LLM 更容易生成和理解编程代码。
|
||
|
||
该项目实现了 Snow
|
||
语言的完整编译流程,包括词法分析,语法分析,语义分析,中间表示（IR）生成以及最终的虚拟机（VM）指令生成和执行器，提供从源码到字节码再到自研编程语言虚拟机 (
|
||
SnowVM) 的完整编译-执行链路。
|
||
|
||
通过 Snow 编译器,可以将 `.snow` 源文件编译为 `.water`虚拟机指令,并在 SnowVM 上直接运行。
|
||
|
||
从源码编译、构建管理、依赖管理、项目标准化、可视化调试面板到原生镜像发布，全部由 Snow 官方工具完成，降低学习与集成成本。
|
||
|
||
## 背景理念
|
||
|
||
Snow 语言受到 LLM 驱动代码生成趋势的启发,强调简单而清晰的语法和严格的类型系统,以帮助 LLM 更好地理解程序。
|
||
|
||
语言使用显式的 `module` 声明来组织代码,用 `function`,`params`,`returns`,`body` 等关键字分隔不同代码块,语法结构固定且易读。此外,Snow
|
||
实现了语义分析来检查变量作用域和类型一致性,在编译阶段捕获错误并确保生成的中间代码正确无误。这种自上而下的编译流程,使得代码设计和生成更加模块化,可解释,也有利于调试和优化。
|
||
|
||
相关背景: [心路历程](docs/Snow-Lang-Journey/Snow-Lang-Journey.md)
|
||
|
||
## 功能特性
|
||
|
||
| 类别 | 关键特性 |
|
||
|----------|---------------------------------------------------------------------------------------------------|
|
||
| 语言层 | module / import / function / loop / if–else / Pratt 表达式解析<br>静态类型检查 & 作用域分析 |
|
||
| 编译器前端 | Lexer / Parser / Semantic Analyzer 全栈自研，生成 JSON-AST |
|
||
| IR & 后端 | 三地址式 IR ➜ 线性扫描寄存器分配 ➜ SnowVM 指令 |
|
||
| 虚拟机 | 栈 + 寄存器混合架构、GUI 局部变量监视 |
|
||
| snow pkg | - `.cloud` DSL 描述项目、依赖与构建<br>- 预设 `clean / compile / run / package / publish` 任务<br>- 离线缓存与远程仓库解析 |
|
||
| CLI | init, compile, run, clean, build, generate,debug |
|
||
|
||
## Snow-Lang 官网
|
||
|
||
[https://snow-lang.com](https://snow-lang.com)
|
||
|
||
## 下载 Snow 发行版
|
||
|
||
[https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases](https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases)
|
||
|
||
## 相关文档
|
||
[Snow-Lang 指南](docs/Snow-Lang-Syntax/Snow-Lang-Syntax.md)
|
||
|
||
[Snow-Lang 语法规范](docs/Snow-Lang-Syntax/Snow-Lang-Grammar-Specification.md)
|
||
|
||
|
||
[Git 管理规范](docs/Snow-Lang-Git-Management/Snow-Lang-Git-Management.md)
|
||
|
||
[SnowVM OpCode 指令表](docs/SnowVM-OpCode/SnowVM-OpCode.md)
|
||
|
||
[Snow-Lang GraalVM AOT 打包指南](docs/Snow-Lang-GraalVM-AOT-Native-Image-Package/Snow-Lang-GraalVM-AOT-Native-Image-Package.md)
|
||
|
||
## 开发计划
|
||
|
||
~~[Snow 语言现状和下一阶段开发路线图-2025-06-11-已废弃](docs/Snow-Lang-Roadmap/Snow-Lang-Roadmap-2025-06-11.md)~~
|
||
|
||
## 开发环境安装
|
||
|
||
1. **开发环境准备**:
|
||
1. 安装集成开发环境 [IntelliJ IDEA](https://www.jetbrains.com/idea/download)
|
||
2. 安装 Java 开发工具 [Graalvm-jdk-24](https://www.graalvm.org/downloads/)
|
||
|
||
2. **获取源码**:
|
||
将项目源码下载或克隆到本地目录。
|
||
```bash
|
||
git clone https://gitee.com/jcnc-org/snow.git
|
||
```
|
||
|
||
3. **运行项目**
|
||
|
||
使用IDEA配置好的运行配置 `Demo1`
|
||
|
||
|
||
|
||
4. **运行成功**
|
||
|
||
`````snow
|
||
## 编译器输出
|
||
### Snow 源代码
|
||
#### Main.snow
|
||
module: Main
|
||
import:Math
|
||
function: main
|
||
returns: int
|
||
body:
|
||
Math.add(6,1)
|
||
return 0
|
||
end body
|
||
end function
|
||
end module
|
||
line col type lexeme
|
||
----------------------------------------------------
|
||
1 1 KEYWORD module
|
||
1 7 COLON :
|
||
1 9 IDENTIFIER Main
|
||
1 13 NEWLINE \n
|
||
|
||
2 5 KEYWORD import
|
||
2 11 COLON :
|
||
2 12 IDENTIFIER Math
|
||
2 16 NEWLINE \n
|
||
|
||
3 5 KEYWORD function
|
||
3 13 COLON :
|
||
3 15 IDENTIFIER main
|
||
3 19 NEWLINE \n
|
||
|
||
4 9 KEYWORD returns
|
||
4 20 COLON :
|
||
4 22 TYPE int
|
||
4 25 NEWLINE \n
|
||
|
||
5 9 KEYWORD body
|
||
5 13 COLON :
|
||
5 14 NEWLINE \n
|
||
|
||
6 13 IDENTIFIER Math
|
||
6 17 DOT .
|
||
6 18 IDENTIFIER add
|
||
6 21 LPAREN (
|
||
6 22 NUMBER_LITERAL 6
|
||
6 23 COMMA ,
|
||
6 24 NUMBER_LITERAL 1
|
||
6 25 RPAREN )
|
||
6 26 NEWLINE \n
|
||
|
||
7 13 KEYWORD return
|
||
7 20 NUMBER_LITERAL 0
|
||
7 21 NEWLINE \n
|
||
|
||
8 9 KEYWORD end
|
||
8 13 KEYWORD body
|
||
8 17 NEWLINE \n
|
||
|
||
9 5 KEYWORD end
|
||
9 9 KEYWORD function
|
||
9 17 NEWLINE \n
|
||
|
||
10 1 KEYWORD end
|
||
10 5 KEYWORD module
|
||
10 1 EOF
|
||
## 词法分析通过，没有发现错误
|
||
|
||
#### Math.snow
|
||
module: Math
|
||
function: add
|
||
params:
|
||
declare n1: int
|
||
declare n2: int
|
||
returns: int
|
||
body:
|
||
return n1 + n2
|
||
end body
|
||
end function
|
||
end module
|
||
line col type lexeme
|
||
----------------------------------------------------
|
||
1 1 KEYWORD module
|
||
1 7 COLON :
|
||
1 9 IDENTIFIER Math
|
||
1 13 NEWLINE \n
|
||
|
||
2 5 KEYWORD function
|
||
2 13 COLON :
|
||
2 15 IDENTIFIER add
|
||
2 18 NEWLINE \n
|
||
|
||
3 9 KEYWORD params
|
||
3 18 COLON :
|
||
3 19 NEWLINE \n
|
||
|
||
4 13 KEYWORD declare
|
||
4 21 IDENTIFIER n1
|
||
4 23 COLON :
|
||
4 25 TYPE int
|
||
4 28 NEWLINE \n
|
||
|
||
5 13 KEYWORD declare
|
||
5 21 IDENTIFIER n2
|
||
5 23 COLON :
|
||
5 25 TYPE int
|
||
5 28 NEWLINE \n
|
||
|
||
6 9 KEYWORD returns
|
||
6 20 COLON :
|
||
6 22 TYPE int
|
||
6 25 NEWLINE \n
|
||
|
||
7 9 KEYWORD body
|
||
7 13 COLON :
|
||
7 14 NEWLINE \n
|
||
|
||
8 12 KEYWORD return
|
||
8 19 IDENTIFIER n1
|
||
8 22 PLUS +
|
||
8 24 IDENTIFIER n2
|
||
8 26 NEWLINE \n
|
||
|
||
9 9 KEYWORD end
|
||
9 13 KEYWORD body
|
||
9 17 NEWLINE \n
|
||
|
||
10 5 KEYWORD end
|
||
10 9 KEYWORD function
|
||
10 17 NEWLINE \n
|
||
|
||
11 1 KEYWORD end
|
||
11 5 KEYWORD module
|
||
11 1 EOF
|
||
|
||
## 词法分析通过，没有发现错误
|
||
|
||
## 语义分析通过，没有发现错误
|
||
|
||
### AST
|
||
[
|
||
{
|
||
"type": "Module",
|
||
"name": "Main",
|
||
"imports": [
|
||
{
|
||
"type": "Import",
|
||
"module": "Math"
|
||
}
|
||
],
|
||
"functions": [
|
||
{
|
||
"type": "Function",
|
||
"name": "main",
|
||
"parameters": [
|
||
|
||
],
|
||
"returnType": "int",
|
||
"body": [
|
||
{
|
||
"type": "ExpressionStatement",
|
||
"expression": {
|
||
"type": "CallExpression",
|
||
"callee": {
|
||
"type": "MemberExpression",
|
||
"object": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "Math"
|
||
},
|
||
"member": "add"
|
||
},
|
||
"arguments": [
|
||
{
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "6"
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "1"
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "Return",
|
||
"value": {
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "0"
|
||
}
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "Module",
|
||
"name": "Math",
|
||
"imports": [
|
||
|
||
],
|
||
"functions": [
|
||
{
|
||
"type": "Function",
|
||
"name": "add",
|
||
"parameters": [
|
||
{
|
||
"name": "n1",
|
||
"type": "int"
|
||
},
|
||
{
|
||
"name": "n2",
|
||
"type": "int"
|
||
}
|
||
],
|
||
"returnType": "int",
|
||
"body": [
|
||
{
|
||
"type": "Return",
|
||
"value": {
|
||
"type": "BinaryExpression",
|
||
"left": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "n1"
|
||
},
|
||
"operator": "+",
|
||
"right": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "n2"
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
### IR
|
||
func main() {
|
||
%0 = CONST 6
|
||
%1 = CONST 1
|
||
%2 = CALL Math.add, %0, %1
|
||
%3 = CONST 0
|
||
RET %3
|
||
}
|
||
func add(%0, %1) {
|
||
%2 = ADD_I32 %0, %1
|
||
RET %2
|
||
}
|
||
|
||
### VM code
|
||
0000: I_PUSH 6
|
||
0001: I_STORE 0
|
||
0002: I_PUSH 1
|
||
0003: I_STORE 1
|
||
0004: I_LOAD 0
|
||
0005: I_LOAD 1
|
||
0006: CALL 13 2
|
||
0007: I_STORE 2
|
||
0008: I_PUSH 0
|
||
0009: I_STORE 3
|
||
0010: I_LOAD 3
|
||
0011: HALT
|
||
0012: HALT
|
||
0013: I_LOAD 0
|
||
0014: I_LOAD 1
|
||
0015: I_ADD
|
||
0016: I_STORE 2
|
||
0017: I_LOAD 2
|
||
0018: RET
|
||
0019: RET
|
||
Written to D:\Devs\IdeaProjects\Snow\target\Demo1.water
|
||
|
||
=== Launching VM ===
|
||
|
||
Calling function at address: 13
|
||
|
||
Return 7
|
||
|
||
Process has ended
|
||
|
||
Operand Stack state:[0]
|
||
|
||
--- Call Stack State ---
|
||
|
||
### VM Local Variable Table:
|
||
0: 6
|
||
1: 1
|
||
2: 7
|
||
3: 0
|
||
|
||
=== VM exited ===
|
||
`````
|
||
|
||
## 编译 Snow 源代码
|
||
|
||
### 1. 独立编译 (Standalone Compilation)
|
||
|
||
独立编译不依赖 `.cloud` 文件，而是直接使用 `Snow` 编译器进行 `.snow` 文件的编译和执行。
|
||
|
||
#### 独立编译步骤:
|
||
|
||
1. **运行编译器:**
|
||
你可以通过以下命令来编译单个或多个 `.snow` 文件，或者递归编译一个目录中的所有 `.snow` 源文件为`.water`虚拟机指令。
|
||
|
||
* **单个文件编译:**
|
||
|
||
```bash
|
||
Snow complete [SnowCode].snow
|
||
```
|
||
|
||
* **多个文件编译:**
|
||
|
||
```bash
|
||
Snow complete [SnowCode1].snow [SnowCode2].snow [SnowCode3].snow -o [Name]
|
||
```
|
||
|
||
* **目录递归编译:**
|
||
|
||
```bash
|
||
Snow -d path/to/source_dir
|
||
```
|
||
|
||
2. **查看编译输出:**
|
||
编译过程会输出源代码、抽象语法树（AST）、中间表示（IR）以及虚拟机指令等内容。你可以看到如下几个分段输出:
|
||
|
||
* **AST**（抽象语法树）部分以 JSON 格式输出。
|
||
* **IR**（中间表示）部分会列出逐行的中间代码。
|
||
* **VM code**（虚拟机指令）会展示虚拟机的字节码指令。
|
||
|
||
3. **默认执行模式:**
|
||
编译器会在 **RUN 模式** 下运行，**DEBUG 模式**显示详细的执行过程和状态，并且在虚拟机中执行编译后的代码，最后会打印出所有局部变量的值。
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 2. **集成编译 (Integrated Compilation)**
|
||
|
||
集成编译需要使用 `.cloud` 文件来指定项目的配置和结构，适用于项目标准化、依赖管理、构建管理和项目分发等场景。
|
||
|
||
#### 集成编译命令:
|
||
|
||
1. **基本用法:**
|
||
|
||
```bash
|
||
snow [OPTIONS] <command>
|
||
```
|
||
|
||
2. **命令选项:**
|
||
|
||
* `-h, --help`: 显示帮助信息并退出。
|
||
* `-v, --version`: 打印 Snow 编程语言的版本并退出。
|
||
|
||
3. **可用命令:**
|
||
|
||
* `compile`: 将 `.snow` 源文件编译成虚拟机字节码文件（`.water`）。此命令会使用 `.cloud` 文件来指导编译过程。
|
||
* `clean`: 清理构建输出和本地缓存，移除中间产物，释放磁盘空间。
|
||
* `version`: 打印 Snow 的版本。
|
||
* `run`: 运行已编译的虚拟机字节码文件（`.water`）。
|
||
* `init`: 初始化一个新项目，生成 `project.cloud` 文件。
|
||
* `generate`: 根据 `project.cloud` 生成项目目录结构。
|
||
* `build`: 构建当前项目，按顺序解析依赖、编译和打包。
|
||
|
||
4. **例如，执行集成编译命令:**
|
||
|
||
```bash
|
||
snow compile [SnowCode].snow
|
||
```
|
||
|
||
* 此命令会使用 `.cloud` 文件中的配置信息来指导编译过程，并生成 `.water`。
|
||
|
||
5. **使用帮助:**
|
||
如果你需要了解某个命令的详细选项，可以使用:
|
||
|
||
```bash
|
||
snow <command> --help
|
||
```
|
||
|
||
例如，查看 `compile` 命令的具体选项:
|
||
|
||
```bash
|
||
snow compile --help
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 示例代码片段
|
||
|
||
以下是一个简单的 Snow 代码示例,演示模块定义,导入和函数声明的基本语法:
|
||
|
||
```snow
|
||
module: Math
|
||
function: main
|
||
returns: int
|
||
body:
|
||
Math.factorial(6)
|
||
return 0
|
||
end body
|
||
end function
|
||
|
||
function: factorial
|
||
params:
|
||
declare n:int
|
||
returns: int
|
||
body:
|
||
declare num1:int = 1
|
||
loop:
|
||
init:
|
||
declare counter:int = 1
|
||
cond:
|
||
counter <= n
|
||
step:
|
||
counter = counter + 1
|
||
body:
|
||
num1 = num1 * counter
|
||
end body
|
||
end loop
|
||
return num1
|
||
end body
|
||
end function
|
||
end module
|
||
```
|
||
|
||
上述代码定义了一个名为 `Math` 的模块，其中包含两个函数:
|
||
|
||
* `main`: 不接收任何参数，返回类型为 `int`。在函数体内调用了 `Math.factorial(6)`，然后返回 `0`。
|
||
* `factorial`: 接收一个 `int` 类型的参数 `n`，返回类型为 `int`。函数体内先声明并初始化局部变量 `num1` 为 `1`，然后通过一个
|
||
`loop` 循环（从 `counter = 1` 到 `counter <= n`）依次将 `num1` 乘以 `counter`，循环结束后返回 `num1`，即 `n` 的阶乘值。
|
||
|
||
|
||
> 更多示例代码见 [playground 目录](https://gitee.com/jcnc-org/snow/tree/main/playground)
|
||
|
||
## 项目结构说明
|
||
|
||
* `compiler/`: Snow 编译器源代码目录
|
||
|
||
* `lexer/`: 词法分析模块，负责将源码切分为 Token
|
||
* `parser/`: 语法分析模块，将 Token 流解析为 AST（含模块/函数/语句解析）
|
||
* `semantic/`: 语义分析模块，负责符号表管理、类型检查等
|
||
* `ir/`: 中间表示（IR）模块，生成并管理三地址码形式的中间代码
|
||
* `backend/`: 编译器后端模块，将 IR 翻译为虚拟机指令，包含寄存器分配和指令生成器
|
||
|
||
* `vm/`: 虚拟机相关源代码目录
|
||
|
||
* `commands/`: 定义 SnowVM 指令集的具体实现
|
||
* `engine/`: 核心执行引擎，提供指令执行和寄存器/栈管理
|
||
* `execution/`: 执行流程控制（按指令顺序执行、分支跳转等）
|
||
* `io/`: 输入输出辅助类（加载指令、文件解析等）
|
||
* `gui/`: Swing 可视化调试面板，实时展示局部变量表
|
||
* `factories/`、`utils/`: 指令创建、日志调试等公共工具
|
||
|
||
* `pkg/`: 内置构建与包管理器 **snow pkg**
|
||
|
||
* `dsl/`: `.cloud` 描述文件解析器
|
||
* `tasks/`: 预设任务实现（`clean · compile · run · package · publish` 等）
|
||
* `resolver/`: 本地/远程仓库解析与缓存
|
||
* `lifecycle/`: 任务生命周期钩子（pre/post 脚本等）
|
||
* `model/`: 项目、依赖、版本等模型
|
||
* `utils/`: 文件、日志、校验和等通用工具
|
||
* `doc/`: 开发者文档与示例 `.cloud` 配置
|
||
|
||
* `cli/`: 独立的命令行前端
|
||
|
||
* `commands/`: `compile` / `run` / `pkg` 等子命令实现
|
||
* `api/`: 公共选项解析、终端交互抽象
|
||
* `utils/`: 终端颜色、进度条、异常格式化等
|
||
* `SnowCLI.java`: CLI 主入口
|
||
|
||
|
||
## 版权声明
|
||
|
||
版权所有 © 2025 许轲（Luke），代表 SnowLang 项目。
|
||
仓库地址: <https://gitee.com/jcnc-org/snow>
|
||
本项目依据 [Apache 2.0 许可证](LICENSE) 进行许可和发布。
|
||
|
||
“SnowLang 项目”为由许轲（Luke）发起的独立开源项目。
|
||
未来，项目可能会成立正式的组织或实体，以进一步负责本项目的开发和管理。
|
||
|
||
## 支持我们
|
||
|
||
如果你喜欢我们的项目，欢迎给我们一个 Star！
|
||
你们的关注和支持，是我们团队持续进步的动力源泉！谢谢大家！
|
||
|
||
|
||
## 加入我们
|
||
|
||
- 微信: `xuxiaolankaka`
|
||
- QQ: `1399528359`
|
||
- 邮箱: `luke.k.xu [at] hotmail.com`
|
||
|