Core Programming Language

Core 是一门全新的、完全自主设计的编程语言，以及一套围绕"语义保鲜"理念构建的编译工具链。
其核心是一个保留全部类型与语义信息的中间表示（IR），并原生支持完全形式化验证。

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项目状态

当前处于 自举编译器阶段：编译器自身使用 Core 语言编写，可通过引导编译器（Python）编译为原生 x86-64 二进制。
build/corec 是自举编译器前端，build/corearch 是后端。

已实现的核心特性

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快速开始

# 构建自举编译器
python3 build_selfhost_native.py

# -c 模式：直接执行代码（解释器）
./build/corec -c '__builtin_println("hello"); 42'

# 编译文件
./build/corec hello.cr              # → hello.ccr
./build/corearch hello.ccr -S       # → hello.s（汇编）
./build/corearch hello.ccr --elf     # → a.out（ELF，无需 as/ld）
as -o hello.o hello.s && ld ...      # 或用传统路径

# 通过引导编译器（Python）编译
python3 tools/corec ir hello.cr      # → .cir 数据流图
python3 tools/corec cir hello.cr     # → .ccr 线性 IR

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项目结构

core/
├── bootstrap/corec/         # 引导编译器（Python）
│   ├── syntax/              # AST 定义、Token、关键字
│   ├── frontend/            # 词法/语法/语义分析/IR 生成
│   ├── ir/                  # IR 数据结构（CIR 数据流图 / CCR 线性 CFG）
│   ├── backend/             # 解释器、ARM64/x86-64 代码生成
│   └── verifier/            # 形式化验证（占位）
├── src/
│   ├── compiler/            # 自举编译器（Core 源码）
│   │   ├── ast.cr            # Token 定义、AST 节点、IR 指令、类型常量
│   │   ├── lexer.cr          # 词法分析器
│   │   ├── parser.cr         # 语法分析器
│   │   ├── checker.cr        # 类型检查 + 借用检查
│   │   ├── ir_gen.cr, dataflow.cr  # IR 生成 + 数据流图
│   │   ├── main.cr           # 前端入口（corec）
│   │   ├── corearch.cr       # 后端入口（corearch）
│   │   ├── ccr_io.cr         # .ccr 二进制序列化
│   │   ├── elf.cr            # ELF 直接输出（无需 as/ld）
│   │   ├── interp.cr         # IR 解释器（-c 模式）
│   │   ├── project.cr        # 项目文件读取（Core.toml）
│   │   └── backend/x86_64.cr # x86-64 汇编生成
│   ├── stdlib/              # 标准库
│   │   ├── io.cr, cli.cr     # I/O、命令行
│   │   ├── math.cr, toml.cr  # 数学、TOML 解析
│   │   └── collections.cr    # 集合操作
│   └── runtime/             # 运行时（rt.s  bump allocator + 系统调用）
├── tests/                    # 测试
│   ├── bootstrap/            # 引导编译器流水线测试
│   └── selfhost/             # 自举编译器测试
├── tools/corec               # Python CLI 工具
├── build/corec               # 自举编译器原生 x86-64 二进制
├── grammar/                   # EBNF 语法定义
├── docs/                      # 设计文档
└── PKGBUILD                   # Arch Linux 打包
├── spec/                           # 形式规约文件（.corespec 示例）
├── examples/                       # 示例程序
└── README.md

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快速开始

环境要求

• Python 3.10+（无需额外依赖）
• ARM64 平台（原生编译需要 as / ld）

运行测试

# 引导编译器流水线测试（19 项）
python3 tests/bootstrap/test_pipeline.py

# 泛型测试
python3 tests/bootstrap/test_generics.py

# 借用检查测试
python3 tests/bootstrap/test_borrow.py

# 自举编译器测试
python3 tests/selfhost/test_compile.py

使用命令行工具

# Python 引导编译器：编译 .cr → ARM64 原生可执行文件
python3 tools/corec build FILE.cr -o OUTPUT

# 生成线性 IR 转储（.ccr）
python3 tools/corec ir FILE.cr

自举编译器原生二进制

# 构建自举编译器（Core 写编译器，通过 Python 引导编译为 x86-64 原生二进制）
python3 build_selfhost_native.py

# 使用原生二进制编译 Core 程序
./build/corec input.cr          # 输出 output.s

build/corec 是 Core 自举编译器的 x86-64 原生可执行文件。由 build_selfhost_native.py 构建，经过 Python 引导编译器流水线，直接生成 x86-64 汇编并静态链接。无需解释器、无需 GCC。

通过 Python 调用流水线

import sys
sys.path.insert(0, 'bootstrap')
from corec.frontend.lexer import Lexer
from corec.frontend.parser import Parser
from corec.frontend.name_resolver import NameResolver
from corec.frontend.desugar import MatchDesugarer
from corec.frontend.type_checker import TypeChecker
from corec.frontend.ir_gen import IRGen
from corec.backend.interpreter import Interpreter

src = '''
fn add(a: int, b: int) -> int { return a + b; }
fn main() -> int { return add(3, 4); }
'''
lex = Lexer(src)
ast = Parser(lex.tokenize()).parse_compilation_unit()
resolver = NameResolver(); resolver.resolve(ast)
desugarer = MatchDesugarer(resolver.symtab)
ast = desugarer.desugar(ast)
checker = TypeChecker(resolver.symtab); checker.check(ast)
ir_gen = IRGen(resolver.symtab); mod = ir_gen.gen_module(ast)
interp = Interpreter(mod); print(interp.run('main', []))   # 输出 7

贡献

当前项目处于早期阶段，欢迎参与设计讨论和实验性实现。 请参阅 docs/ 下的设计文档了解整体构想。

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许可 GNU General Public License v3.0