Cool Language

programming_language

斯坦福的编译课程中的需要做出来的语言，完整介绍地址。因为在这个课程中需要把这个语言完成做出来，所以熟悉好这门语言和各种细节是很有必要的。

由于 Virtual Box 的 GUI 看得不爽，找了一下发现了这个。顺着路子找发现了这个，原来可以在本地上安装好课程环境。我就用 Vagrant 了。

Cool语言介绍

特性关键字：

  1. object-oriented
  2. static typing and type safe
  3. automatic memory management
  4. expression

Cool语言基于 MIPS处理器 处理。
本课程中用使用了一种 MIPS 处理器的模拟器 spim。课程上的那个 spim 是 misp 的变种，可以直接运行 cool 语言编译出来的可执行文件。

编译和执行过程就是：

cool 源码—–> spim 的可执行文件—–> spim 翻译成机器指令—–>执行

编译命令：

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coolc file1.cl

生成目标可执行文件file1.s

用 spim 虚拟机执行命令： 

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$ spim #进入模拟环境
(spim) load "file1.s" #模拟环境操作
(spim) run
(spim) reinit #清内存，重新加载环境
$ spim -file file.s #也可以直接执行

类

源文件必须有一个定义好 main 方法的 Main 类，每个源文件可以有多个类。所有类对外可见。类名称必须大写。类不可重写。

类内部声明

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class Cons inherits List  {
  xcar : Int; #属性
  xcdr : List; #属性
  isNil() : Bool { false }; #方法
  init(hd : Int, tl : List) : Cons { #构造方法
    {
      xcar <- hd;
      xcdr <- tl;
      self;
    }
  };
};

内部声明只有两种类型：属性和方法，都不可重复定义，首字母都必须小写。方法的最后一行语句为该方法返回值，用 return 可中途返回。赋值符号用->而不是= 。类构造方法为 init() 。没有析构方法，因为用的是自动垃圾回收机制 GC。

继承

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class C inherits P { ... };

采用单继承。C继承自P，C享有P所有属性和方法。声明类不使用继承的话，默认继承自Object。Object是最终类，Int, String, Bool, and IO是基类。

类型

所有声明的类名都变成类型。所有变量和参数都需要声明类型。假如C继承自P，那么P声明的变量也可用C来代替。使用 SELF_TYPE 可以返回自身的类类型。编译运行时必须保证所有变量和返回都有类型，保证运行时不会有类型错误发生，这是静态检查，所以 Cool 是静态类型语言。

属性

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<id> : <type> [ <- <expr> ];

后面执行语句是可选的，假如没有在声明时指定值，默认值为 void。void 没有值，可以用 isvoid 方法判断是否为 void。

方法

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<id>(<id> : <type>,...,<id> : <type>): <type> { <expr> };

参数和返回值要声明好返回类型。继承的子类可以重载方法。

表达式语句

常量

布尔类型常量 true, false。整型类型常量以存数字出现。字符串常量以 “xxxxx” 出现，最大为1024个字。三种常量基于类 Bool，Integer，String。

标示符

包括本地变量，方法参数，self，类属性。self 不能以赋值形式出现。

赋值

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<id> <- <expr>

可以出现声明式赋值，也可以隐式赋值，类型为值类型。

方法调用

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<expr>.<id>(<expr>,...,<expr>)
<id>(<expr>,...,<expr>) #相当于self.<id>(<expr>,...,<expr>)
<expr>@<type>.id(<expr>,...,<expr>)

条件判断

判断的条件类型必须为 Bool 型。

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if <expr> then <expr> else <expr> fi

循环

同样，判断的条件类型必须为Bool型。

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while <expr> loop <expr> pool

块

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{ <expr>; ... <expr>; }

块后面可以不加;号，返回值为最后的语句的值。

let赋值

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let <id1> : <type1> [ <- <expr1> ], ..., <idn> : <typen> [ <- <exprn> ] in <expr>

case

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case <expr0> of
<id1> : <type1> => <expr1>;
. . .
<idn> : <typen> => <exprn>;
esac

new 创建对象

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new <type>

Isvoid

判断是否为 void

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isvoid expr

算术符号

四种基本的算术符号：+ - * /。

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expr1 <op> expr2

左右表达式的类型必须为 Integer，Cool 中只有整形算术。
比较类型< <= >。< <=可以比较同类型的表达式，返回为 true 或 false。=比较地址是否相同，值相同为 false。

基本类

Object

Object 是所有继承链的最终类。

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abort() : Object
type_name() : String
copy() : SELF_TYPE

提供三个方法，abort() 会抛出错误，type_name() 会返回当前对象的类型名，copy() 会返回当前对象的一个副本，但是只是一个复制，不是指针，也不是引用。

IO

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out_string(x : String) : SELF_TYPE
out_int(x : Int) : SELF_TYPE
in_string() : String
in_int() : Int

out_string 和 out_int 对应打印出 String, Integer，返回 IO 类型。in_string, in_int对应输入 String, Integer。

Int

只提供类型和值，初始化默认值为0。不能从 Int 类继承。

String

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length() : Int
concat(s : String) : String
substr(i : Int, l : Int) : String

初始化默认值为””。不能从 String 中继承。

Bool

只提供类型和值，初始化默认值为 false。不能从 Bool 类中继承。

Main

每个源文件必须有一个Main类，类中必须有一个main方法。执行程序从main方法开始。

词法结构

Integers, Identifiers, and Special Notation

整数为0~9的数，标识符由字母，数字，底线符号组成，类型名第一个字母为大写，对象第一个字母为字符。keyword 不能作为声明类型

String

“\x”翻译成”x”，EOF 不能包含在字符串里

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\b backspace
\t tab
\n newline
\f formfeed

Comments

两个--之间的语句，(*...*)中间。

KeyWords

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class, else, false, fi, if, in, inherits, isvoid, let, loop, pool, then, while,case, esac, new, of, not, true

White Space

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blank (ascii 32), 
\n (newline, ascii 10),
\f (form feed, ascii 12),
\r (carriage return, ascii 13),
\t (tab, ascii 9),
\v (vertical tab, ascii 11) d