layout: post comments: true title: Z语言实现基本原理 description: Z语言作者介绍它的实现原理和细节. Under the hood of Z programming language by its author. date: 2018-07-24 00:00:00 -0700
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)