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<img src="doc/README/IMG/IMG_Snow_icon_128.svg" alt="Snow Icon">
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<h1 align="center" style="margin: 30px 0 30px; font-weight: bold;">Snow编程语言</h1>
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<p align="center">
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<a href='https://gitee.com/jcnc-org/snow/stargazers'><img src='https://gitee.com/jcnc-org/snow/badge/star.svg?theme=dark' alt='star'></img></a>
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<a href='https://gitee.com/jcnc-org/snow/members'><img src='https://gitee.com/jcnc-org/snow/badge/fork.svg?theme=dark' alt='fork'></img></a>
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</p>
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<p align="center">
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<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/blob/main/LICENSE">
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<img src="https://img.shields.io/badge/%20license-Apache--2.0%20-blue" alt="">
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</a>
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<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/tree/v0.1/">
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<img src="https://img.shields.io/badge/version-v0.1-blue" alt="">
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</a>
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</p>
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<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
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<img src="https://img.shields.io/badge/Windows-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Windows" alt="">
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</a>
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<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
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<img src="https://img.shields.io/badge/Ubuntu-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Ubuntu" alt="">
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</a>
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<a href="https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases">
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<img src="https://img.shields.io/badge/MacOS-Passing-49%2C198%2C84.svg?style=falt&logo=Apple" alt="">
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</a>
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</p>
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## 项目简介
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Snow 语言是一个正在发展的编程语言,采用类模块（module）语法风格,支持函数定义和类型注解。它设计目标是让大型语言模型（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。通过 Snow 编译器,可以将 `.snow` 源文件编译为中间表示和自定义的虚拟机指令,并在内置的虚拟机上直接运行。
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## 背景理念
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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,以帮助人工智能模型更好地理解程序结构。语言使用显式的 `module` 声明来组织代码,用 `function`,`parameter`,`return_type`,`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。
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相关背景: [心路历程](doc/Snow's-Journey/Snow's-Journey.md)
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## 下载Snow发行版
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访问: https://gitee.com/jcnc-org/snow/releases
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## 功能特性
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* **模块化语法**：支持顶层的 `module:` 声明和 `import:` 导入语句,用于组织代码和依赖管理。
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* **函数与类型**：支持函数定义,函数参数和返回值。在函数体中可以声明变量并进行类型检查。
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* **丰富语句**：支持变量声明（`declare name:Type`,可选初始化）,条件语句（`if ... end if`）,循环语句（`loop ... end loop`）,返回语句等。
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* **表达式解析**：实现了 Pratt 算法的表达式解析器,支持算术,比较和逻辑运算,以及函数调用,成员访问等操作。
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* **完整编译器前端**：包含词法分析器（Lexer）,语法分析器（Parser）和语义分析器,对源代码生成抽象语法树（AST）并检查类型/作用域。
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* **中间表示（IR）**：将高层 AST 转换为自定义的三地址式 IR（Intermediate Representation）,结构清晰便于后端优化。
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* **后端指令生成**：IR 模块通过线性扫描寄存器分配器映射寄存器,使用指令生成器将 IR 翻译为定制的 VM 指令集。
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* **虚拟机执行**：自带虚拟机引擎（VirtualMachineEngine）,能够加载并执行生成的指令序列,支持调试模式输出虚拟机状态。
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* **调试与输出**：编译过程会输出源码,AST（JSON 格式）,IR 和最终生成的 VM 代码,方便用户查看编译中间结果和调试。
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## 开发环境安装
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1. **开发环境准备**：
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1. 安装集成开发环境 [IntelliJ IDEA](https://www.jetbrains.com/idea/download)
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2. 安装 Java 开发工具 [Graalvm-jdk-24](https://www.graalvm.org/downloads/)
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2. **获取源码**：
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将项目源码下载或克隆到本地目录。
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```bash
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git clone https://gitee.com/jcnc-org/snow.git
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```
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3. **运行项目**
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使用IDEA配置好的运行配置SnowCompiler
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4. **运行成功**
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``` snow
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## 源代码 (main.snow)
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module: Main
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import:Math
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function: main
|
||
parameter:
|
||
return_type: int
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body:
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Math.factorial(6L,1L)
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return 0
|
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end body
|
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end function
|
||
end module
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## 源代码 (test.snow)
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module: Math
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function: factorial
|
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parameter:
|
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declare n1: long
|
||
declare n2: long
|
||
return_type: long
|
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body:
|
||
return n1+n2
|
||
end body
|
||
end function
|
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end module
|
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## 编译器输出
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### AST
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[
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||
{
|
||
"type": "Module",
|
||
"name": "Main",
|
||
"imports": [
|
||
{
|
||
"module": "Math",
|
||
"type": "Import"
|
||
}
|
||
],
|
||
"functions": [
|
||
{
|
||
"type": "Function",
|
||
"name": "main",
|
||
"parameters": [
|
||
|
||
],
|
||
"returnType": "int",
|
||
"body": [
|
||
{
|
||
"type": "ExpressionStatement",
|
||
"expression": {
|
||
"type": "CallExpression",
|
||
"callee": {
|
||
"type": "MemberExpression",
|
||
"object": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "Math"
|
||
},
|
||
"member": "factorial"
|
||
},
|
||
"arguments": [
|
||
{
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "6L"
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "1L"
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "Return",
|
||
"value": {
|
||
"type": "NumberLiteral",
|
||
"value": "0"
|
||
}
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
},
|
||
{
|
||
"type": "Module",
|
||
"name": "Math",
|
||
"imports": [
|
||
|
||
],
|
||
"functions": [
|
||
{
|
||
"type": "Function",
|
||
"name": "factorial",
|
||
"parameters": [
|
||
{
|
||
"name": "n1",
|
||
"type": "long"
|
||
},
|
||
{
|
||
"name": "n2",
|
||
"type": "long"
|
||
}
|
||
],
|
||
"returnType": "long",
|
||
"body": [
|
||
{
|
||
"type": "Return",
|
||
"value": {
|
||
"type": "BinaryExpression",
|
||
"left": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "n1"
|
||
},
|
||
"operator": "+",
|
||
"right": {
|
||
"type": "Identifier",
|
||
"name": "n2"
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
}
|
||
]
|
||
### IR
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func main() {
|
||
%0 = CONST 6
|
||
%1 = CONST 1
|
||
%2 = CALL Math.factorial, %0, %1
|
||
%3 = CONST 0
|
||
RET %3
|
||
}
|
||
func factorial(%0, %1) {
|
||
%2 = ADD_L64 %0, %1
|
||
RET %2
|
||
}
|
||
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||
### VM code
|
||
112 6
|
||
152 0
|
||
112 1
|
||
152 1
|
||
162 0
|
||
162 1
|
||
201 12 2
|
||
152 2
|
||
111 0
|
||
151 3
|
||
161 3
|
||
255
|
||
162 0
|
||
162 1
|
||
11
|
||
152 2
|
||
162 2
|
||
202
|
||
Calling function at address: 12
|
||
Return 7
|
||
Process has ended
|
||
|
||
|
||
### VM Local Variable Table:
|
||
0: 6
|
||
1: 1
|
||
2: 7
|
||
3: 0
|
||
|
||
```
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|
||
## 编译Snow源代码
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1. **运行编译器**：
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运行 Snow 来编译 `.snow` 源文件 (Windows环境) 并且在Snow虚拟机运行,默认以 DEBUG 模式显示执行过程和状态。例如：
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```bash
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# 单个文件编译
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||
Snow.exe [SnowCode].snow
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# 多个文件编译
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||
Snow.exe [SnowCode1].snow [SnowCode2].snow [SnowCode3].snow
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||
# 目录递归编译（-d 参数）
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||
Snow.exe -d path/to/source_dir
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||
编译器会输出源代码,AST,IR 和 VM 指令等内容,并自动执行虚拟机引擎,最后打印所有局部变量的值
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||
2. **查看 AST/IR/VM 输出**：在编译器输出中,可看到 `### AST`,`### IR` 和 `### VM code` 等分段内容。AST 部分为 JSON 格式,IR 和 VM 部分为逐行指令文本。
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## 示例代码片段
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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：
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||
```snow
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module: Math
|
||
function: main
|
||
parameter:
|
||
return_type: int
|
||
body:
|
||
Math.factorial(6)
|
||
return 0
|
||
end body
|
||
end function
|
||
|
||
function: factorial
|
||
parameter:
|
||
declare n:int
|
||
return_type: int
|
||
body:
|
||
declare num1:int = 1
|
||
loop:
|
||
initializer:
|
||
declare counter:int = 1
|
||
condition:
|
||
counter <= n
|
||
update:
|
||
counter = counter + 1
|
||
body:
|
||
num1 = num1 * counter
|
||
end body
|
||
end loop
|
||
return num1
|
||
end body
|
||
end function
|
||
end module
|
||
|
||
```
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||
上述代码定义了一个名为 `Math` 的模块，其中包含两个函数：
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* `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`。
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* `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。
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## 项目结构说明
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* `compiler/`：Snow 编译器源代码目录
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* `cli/`：命令行接口,包括 `SnowCompiler` 主程序
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* `lexer/`：词法分析模块,负责将源码切分为 Token
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* `parser/`：语法分析模块,将 Token 流解析为 AST；包括模块解析,函数解析,语句解析等子模块
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* `semantic/`：语义分析模块,负责符号表管理,类型检查等
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* `ir/`：中间表示（IR）模块,生成和管理三地址码形式的中间代码
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* `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
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||
* `vm/`：虚拟机相关源代码目录
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* `commands/`：定义 VM 指令集的具体实现
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* `engine/`：核心执行引擎,提供指令执行和寄存器栈管理
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* `execution/`：执行流程控制（按指令顺序执行,分支跳转等）
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* `io/`：输入输出辅助类（加载指令,文件解析等）
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* 其他如 `factories/`,`utils/` 等目录包含指令创建和调试工具类
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## 相关文档
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[Git 管理规范](doc/Git-Management/Git-Management.md)
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## 开发计划 / TODO
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* 扩展标准库支持和更多内置模块,如字符串,文件操作等常用功能。
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* 增强类型系统和错误检查,完善编译时诊断信息。
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* 优化 IR 和虚拟机性能,实现更多优化策略（如常量折叠等）。
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* 增加更多示例程序试,丰富项目文档和用例。
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## 加入我们
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* 微信: `xuxiaolankaka`
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* QQ: `1399528359`
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||
* E-Mail: `luke.k.xu@hotmail.com` |