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Go语言的有些方面其实设计的挺好的，能够细粒度的控制内存布局，又有垃圾收集器来避免内存问题。是易用性和性能的很好折中。但是Go的语法很怪异，在"最丑编程语言"的回答里面都被多次提名。而且缺少继承多态、异常处理、泛型（最近可能会有）等关键特性。如果能有一种编程语言，语法和C一致，有指针和GC，能灵活的控制内存布局，能解决内存安全问题，那我一定会用的。可惜没有见到这样的语言，我只能自己来设计了。
指针安全性
有指针以后，第一个安全问题就是野指针问题，也就是长生命期的引用了短生命期。我的解决方案是将指针生命期分为三类。生命期: 堆内存/全局变量>参数/返回值>局部变量。编译器检查规则是：长生命期可以引用短生命期，短生命期不能引用长生命期。
参数和本地生命期情况：
int* foo4(int *b) {
int b2;
return &b2; //compile error： 本地生命期 < 参数/返回值生命期
return b; //ok
}指针有一个heap关键字来表示是在堆上分配的。heap关键字有三个作用：1.表明指针是堆上分配的，2.在堆上分配内存，3.将栈上对象boxing到堆上。鉴于heap关键字这么常用，那么这个编程语言就叫heap语言。
struct C {
int b;
}
int* g;
void foo1(heap int* b) {
g = b;
}
void foo2(int* b) {
g = heap b;
}
void foo3(int b) {
g = heap b;
}
x := C();
foo1(&x.b) //compile error
foo1(head x.b)
foo2(&x.b)
foo3(x.b)
y := heap C();
foo1(&y.b)
foo2(&y.b)
foo3(y.b)结构体内部成员的生命期取决于父级的生命期。
两个未标明参数的相互引用比较棘手，暂时先当错误处理。例如：
struct A {
int *b;
}
void foo(A* a, int* b) {
a.b = b; //compile error
}
void foo(A* a, heap int* b) {
a.b = b; //ok
}返回值生命期提升问题。感谢Nugine提出这个问题，我之前没有想到。
A foo() {
int i;
A a;
a.b = &i;
return a; //compile error
}这种情况需要对返回值进行严格检查，返回的结构体中不能包含非heap指针。
继承与多态
我觉得继承和多态是语言抽象能力的重要体现。并且这种抽象没有性能开销。如果信了组合优于继承的话，可以不用这个特性，不是强制的。
和Java一样的单类多接口继承。只有标记为virtual的结构才能有虚方法。
interface I {
virtual void foo() { ... }
}
virtual struct B {
int a;
virtual void bar() { ... }
}
struct A : B, I {
B* b;
override void foo(B* b) {
...
}
override void bar() {...}
}因为有GC，所以不需要RAII，不需要构造函数和析构函数。
指针使用
指针使用点语法调用方法，而不用->
A a;
A* b;
a.foo();
b.foo();指针类型转换。
A *a = dynamic_cast<A*>(p);
B *a = unsafe_cast<B*>(p);指针默认不允许运算，可临时转为数组处理。
数组
数组定义和C一致，但是传参数时变成一种自带长度的胖指针。数组在运行时检查越界。
int[14] a;
foo(int[] a) {
print(a.length);
print(a[0]);
}
foo(a);数组和指针相互转换
int *p;
int[] a = as_array(p, 5);
int *q = a.pointer;异常
众所周知C++中没人使用异常。并不是异常不好，而是异常和手动内存管理不兼容。既然选择了GC，那么异常和GC很搭配。所有可能抛出异常的函数必须使用throws关键字标记。
void foo() throws {
}
void dar() throws {
foo();
}
void bar2() {
try {
foo();
}
catch (Exception *e) {
}
}模板泛型
使用了C++类似的模板来支持泛型。
struct Bar<T> {
void foo(): T {
...
}
}null
指针默认不能为null，除非后面有问号
B* a;
B*? a = null;垃圾收集
为什么一定要有GC。手动管理很容易造成内存安全问题。有GC也避免了RAII和析构函数这些机制。GC的开销其实也没有很大，在可接受的范围。
getter/setter
使用操作符重载的方式来定义getter/setter。
struct Bar {
private int _size;
setter void size(int s) {
this._size = s;
}
}
Bar b;
b.size = 2; // call b.size(2);去掉的特性
并不是特性越多越好，去掉很多C++的特性。
- 不支持引用，只有指针。
- 没有class，只有struct。
- 没有头文件
- 不支持函数通过参数重载
- 不支持一次定义多个变量。
- 不支持RAII
- 没有构造函数、析构函数（析构函数功能会有其他的替代方案）
- 不支持嵌套函数、嵌套类、嵌套命名空间等。
- 没有命名空间（有其他的替代机制）
- 不支持宏
- 不支持模板约束，模板元编程。
- 不支持union类型。
- 不需要前向声明
- 没有static的三层意思。
- 别名定义只能在顶部的import语句中。
- 可变性是简单的final，没有C++那么复杂的规则。
- 没有友员机制，默认internal访问级别。
- 不支持多继承，不支持私有继承
- ++i和i++只保留一个，并且不返回任何值。
- 不支持switch语句贯穿
- 不支持do while, goto语句。
其他
后面还会有闭包和运算符重载等，不再详细写，其他语法参考C++。
基本就是C+OO+GC。没有各种语法糖、没有怪异语法。
最后，heap语言只是开始设计和征求意见，并没有开始开发。 |
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发表于 2022-9-21 14:17:02