Cool Language

Andy,•programming_language
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斯坦福的编译课程中的需要做出来的语言，完整介绍地址 (opens in a new tab)。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 (opens in a new tab)。顺着路子找发现了这个 (opens in a new tab)，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 (opens in a new tab) 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：

coolc file1.cl

生成目标可执行文件file1.s

用 spim 虚拟机执行命令：

$ 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

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

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

<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

<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

<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

<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。

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

循环

同样，判断的条件类型必须为Bool型。

while <expr> loop <expr> pool

块

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

块后面可以不加;号，返回值为最后的语句的值。

let赋值

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

case

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

new 创建对象

new <type>

Isvoid

判断是否为 void

isvoid expr

算术符号

四种基本的算术符号：+ - * /。

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。

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

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

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

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

Comments

两个--之间的语句，(*...*)中间。

KeyWords

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

White Space

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
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