Swua 프로그래밍 언어

작고 하찮은 프로그래밍 언어 😃

개요

Swua 프로그래밍 언어는 LLVM을 백엔드로 사용하는 쉽고 간단한 프로그래밍 언어입니다. MIT 라이선스를 따릅니다.

Swua 프로그래밍 언어는 아직 완성된 프로그래밍 언어가 아닙니다! 아직 개발 중이며, 구현되지 않은 기능이나 버그가 있을 수 있습니다.

graph LR
    A[Source Code] --> C[Parse]
    C --> D[AST]
    D --> E[Type Check]
    E --> F[LLVM Optimize]
    F --> G[LLVM IR Generate]
    G --> H[Clang Build]
    G --> K[JIT execution]
    I[Linking Standard Library] --> H
    I --> K
    H --> J[Object File]
    J --> L[Executable File]

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빌드와 사용법

빌드된 바이러니는 아직 제공하지 않습니다. 직접 빌드해서 사용해주세요.

직접 빌드하기

먼저 Rust와 LLVM(>= 16.0)을 설치해야 합니다. 설치 후, git을 이용해 소스 코드를 받아옵니다.

$ git clone https://github.com/ky0422/swua.git

# 그리고 빌드합니다.
$ cargo build --release

빌드가 완료되면, target/release/swua[.exe]가 생성됩니다. 이 실행 파일로 Swua 프로그램을 실행할 수 있으며, cargo run 명령어로도 실행할 수 있습니다. 이해를 돕기위해 아래에선 swua로 표기하겠습니다.

사용법

$ swua --help

Usage: swua <COMMAND>

Commands:
  run    JIT compile and run Swua source code
  build  Compile Swua source code to native code
  repl   Start Swua REPL
  help   Print this message or the help of the given subcommand(s)

Options:
  -h, --help     Print help
  -V, --version  Print version

swua 명령어는 run과 build 서브커맨드를 가지고 있습니다. run은 소스 코드를 JIT 컴파일하여 실행하고, build는 소스 코드를 네이티브 코드로 컴파일합니다.

run
- -i, --input : Swua 소스 코드 파일을 지정합니다.
build
- -i, --input : Swua 소스 코드 파일을 지정합니다.
- -o, --output-dir : 빌드 결과물을 저장할 디렉토리를 지정합니다. (기본값: ./build)
- -l, --llvm_ir : LLVM IR 파일을 생성합니다.
- -a, --asm : 어셈블리 파일을 생성합니다.
- -L, --link : 외부 라이브러리를 링크합니다.
--optimization-level : 최적화 레벨을 지정합니다. (0-3, 기본값: 0)
-n, --name : 바이러니의 이름을 지정합니다. (기본값: main)
--no-verbose : 자세한 정보를 출력하지 않습니다.

repl 명렁어를 통하여 인터프리터를 실행할 수 있습니다. (Read Eval Print Loop)

Warning

repl 명령어는 아직 구현되지 않았습니다. 추후에 구현될 예정입니다.

튜토리얼

첫 프로그램 작성하고 실행하기

좋습니다! 그럼 이제 첫 Swua 프로그램을 작성하고 실행해봅시다. hello_world.swua라는 이름의 파일을 생성하고, 아래의 코드를 입력해봅시다.

extern print_str(str) -> int
extern concat_str(str, str) -> str

define main -> int =
    print_str(concat_str("Hello, ", "World!"))
    return 0

그리고 아래의 명령어를 통해 빌드하고 실행해봅시다.

$ swua build -i hello_world.swua
$ ./build/main[.exe]

정말 간단합니다. 이제 생성된 바이너리를 실행해보면 Hello, World!가 출력될 것입니다.

이제 아래의 튜토리얼을 통하여 Swua 프로그래밍 언어에 대해 알아봅시다.

Note

아래의 예제부턴 이해를 돕기 위해 define main -> int =는 기본적으로 생략하며, 실제 코드에선 생략하지 않습니다.

또한 확장명은 .swua로 통일합니다.

들여쓰기

Swua 프로그래밍 언어는 파이썬처럼 들여쓰기에 의해 블록을 구분하는 Off-side 규칙을 따릅니다. 때문에 들여쓰기에 민감하게 반응하며, 일반적으로 스페이스 4칸을 하나의 들여쓰기로 인식합니다.

구조체 리터럴과 같이 중괄호를 사용하는 경우, 들여쓰기에 영향을 받지 않습니다:

let person = Person {
    name: "John",
    age: 20,
    hobbies: ["Programming", "Basketball"]
}

세미콜론

세미콜론은 필수는 아니지만, 여러 줄에 걸쳐 작성할 때 필요합니다:

let a = 1; let b = 2; let c = 3

세미콜론은 특정 구문의 끝에서만 사용 가능합니다. 예를 들어, 아래의 코드는 잘못된 코드입니다:

struct Person
    | name str
    | age int
    | hobbies str[];
                // ^ Error: expected `Newline` but got `Semicolon`

주석

주석은 //를 사용합니다. // 이후의 모든 문자는 주석으로 처리됩니다.

// 이 줄은 주석입니다.
let a = 1 // 여기부터 뒤에 오는 모든 문자는 무시됩니다.

정수, 실수, 문자열 그리고 불리언

Swua 프로그래밍 언어는 원시 자료형(Scalar Types)으로 정수, 실수, 문자열, 불리언(Boolean) 타입을 지원합니다.

let int1 = 1
let int2 = -5
let float1 = 3.14
let float2 = -3
let str1 = "Hello, World!"
let boolean1 = true
let boolean2 = false

int 자료형의 경우, 64비트 정수를 지원하며, -2^63부터 2^63 - 1까지의 값을 가질 수 있습니다.
float 자료형은 64비트 부동소수점을 지원합니다.

복합 자료형(Compound Types)

Swua 프로그래밍 언어는 배열과 구조체를 지원합니다.

배열

배열은 타입 뒤에 []를 붙여 선언합니다. 배열의 크기는 고정되어 있으며, 직접 배열의 크기를 명시할 수 있습니다.

let arr1 = [1, 2, 3] // int[3]
let arr2: int[3] = [1, 2, 3] // int[3]

배열의 크기는 sizeof 연산자를 통해 구할 수 있습니다.

let arr = [1, 2, 3]
let size = sizeof arr // 8 (int의 크기) * 3 (요소) = 24

따라서 배열의 길이를 구해야 한다면, 타입의 크기로 나누어야 합니다.

let arr = [1, 2, 3]
let len = (sizeof arr) / sizeof 0

Warning

파라미터에 배열을 넘길 땐 배열의 길이를 명시해줘야 합니다. 이는 추후에 수정될 예정입니다.

define len(arr int[]) -> int =
                // ^ Error: unknown size
   return (sizeof arr) / sizeof 0

구조체

구조체는 struct 키워드를 사용하여 선언합니다. 구조체의 필드는 |로 구분합니다.

struct Person
    | name str
    | age int
    | hobbies str[]

구조체 리터럴은 중괄호를 사용하여 선언합니다.

let person = Person {
    name: "John",
    age: 20,
    hobbies: ["Programming", "Basketball"]
}

구조체의 필드는 .을 사용하여 접근할 수 있으며, .로 접근하여 값을 변경할 수 있습니다.

let name = person.name
person.age = 21

변수

변수는 let 키워드를 사용하여 선언합니다. 한번 선언한 변수는 다시 선언할 수 없습니다.

let a = 1
let a = 2 // Error: variable `a` is already declared

변수의 값은 =을 사용하여 변경할 수 있으며, 타입이 다른 값으로 변경할 수 없습니다.

let a = 1

a = 2 // OK
a = 3.14 // Error: expected `int`, but found `float`

타입 어노테이션

변수의 타입을 명시할 수 있습니다. 타입 어노테이션은 :을 사용하여 명시할 수 있습니다.

let a: int = 0

명시하지 않을 경우 타입 추론을 통해 타입을 추론합니다. 다만 추론 되지 않는 경우, 직접 타입을 명시해야 합니다.

함수

함수는 define 키워드를 사용하여 선언합니다. 함수의 반환 타입은 -> 뒤에 명시합니다.

define add(a int, b int) -> int =
    return a + b

파라미터의 타입은 반드시 명시해야 합니다. 또한, void 타입이 아닌 이상 반드시 반환값이 있어야 합니다.

만약 파라미터가 아무것도 없다면, ()를 생략할 수 있습니다.

define hello -> str =
    return "Hello, World!"

또한, 함수에 return문 밖에 없다면, 아래와 같이 한줄로 표현할 수 있습니다.

define add(a int, b int) -> int = a + b

이 경우 파싱 과정에서 return 문으로 변환됩니다.

하나의 식별자로 여러 함수를 선언할 수 있습니다. (오버로딩)

define foo(a int) -> int = a * 2
define foo(a int, b int) -> int = a + b

print(foo(5)) // 10
print(foo(5, 3)) // 8

Warning

함수 오버로딩은 아직 실험적인 기능이며, 추후에 수정될 수 있습니다.

함수의 호출

함수의 호출은 <함수의 식별자>(<인자>, ..) 형태로 호출합니다.

let a = add(1, 2)

외부 함수

외부 함수는 extern 키워드를 사용하여 선언할 수 있습니다. 함수의 파라미터는 식별자를 생략하고 타입만 명시할 수 있습니다.

extern print_str(str) -> int

표준 라이브러리의 함수들은 외부 함수로 선언하여 사용합니다.

빌드 시 -L 옵션을 사용하여 외부 라이브러리를 링크할 수 있습니다. 표준 라이브러리는 자동으로 링크되므로, 따로 링크할 필요는 없습니다.

if 문, 삼항 연산자

if 문은 if 키워드를 사용하여 선언합니다. 또한, else 키워드를 사용하여 else 문을 선언할 수 있고, 이는 중첩될 수 있습니다.

if a == 1
    print("a is 1")
else if a == 2
    print("a is 2")
else
    print("a is not 1 or 2")

if문은 구문(statement)이므로, 값을 반환하지 않습니다. 만약 값을 반환하고 싶다면, 아래와 같이 삼항 연산자를 사용해야 합니다. 삼항 연산자는 아래와 같이 사용할 수 있습니다.

b == 1 ? 1 : 2

while 문

while 문은 while 키워드를 사용하여 선언합니다.

while a < 10
    print(a)
    let a = a + 1

for 문

타입 별칭

타입 별칭은 type 키워드를 사용하여 선언합니다.

type T = int

타입 캐스팅

어떠한 값을 다른 타입으로 캐스팅할 수 있습니다. 이때 캐스팅은 as 키워드를 사용합니다.

let a = 1 as float // 1.0
let b = 3.14 as int // 3
let c = true as int // 1

typeof 연산자

typeof 연산자는 피연산자의 타입을 반환합니다.

피연산자	반환값
`int`	0
`float`	1
`str`	2
`bool`	3
`T[]`	4
`struct`	5
`fn`	6
`void`	7
`T*`	8

let a = typeof 3.14 // 1

포인터와 참조, 역참조

포인터는 *를 사용하여 선언합니다. 포인터는 &를 사용하여 참조할 수 있습니다.

let a = 1
let ptr: int* = &a

선언된 포인터는 *를 사용하여 역참조할 수 있습니다.

*ptr = 2
print(a) // 2

포인터를 int 타입으로 캐스팅할 수 있으며, 이를 다시 int* 타입으로 캐스팅할 수 있습니다.

let a = 1
let ptr = &a

let b = ptr as int // a의 메모리 주소
let b_ptr = b as int* // a의 메모리 주소를 가리키는 포인터
print(b) // 6101906008 (이 값은 실행할 때마다 달라질 수 있습니다)
print(*b_ptr) // 1

포인터 또한 함수의 파라미터로 넘길 수 있습니다.

define foo(x int*, value int) -> int =
    *x = value
    return *x

let a = 1
let b = foo(&a, 2)
print(a) // 2

표준 라이브러리

Warning

표준 라이브러리는 아직 확실하게 개발되지 않았으며, 가까운 시일 내에 변경될 수 있습니다.

표준 라이브러리의 소스코드는 여기에서 확인할 수 있습니다.

print(int)

int 타입의 값을 출력합니다.

print(1) // 1

print_float(float)

float 타입의 값을 출력합니다.

print_float(3.14) // 3.14

print_str(str)

str 타입의 값을 출력합니다.

print_str("Hello, World!") // Hello, World!

print_array(T[], int)

T[] 타입의 값을 출력합니다. 두번째 인자에 배열의 길이를 명시해야 합니다.

print_array([1, 2, 3], 3) // [1, 2, 3]

to_str(int) -> str

int 타입의 값을 str 타입으로 변환합니다.

let a = to_str(1) // "1"

concat_str(str, str) -> str

두개의 str 타입의 값을 이어붙여 str 타입으로 반환합니다.

let a = concat_str("Hello, ", "World!") // "Hello, World!"

기능 및 TODO

LLVM 버전: 17.0.0
Frontend
- Lexer
- Parser
- AST
- Type Checker (Semantic Analysis)
- Macro
Backend (WIP)
- Optimizer
- LLVM IR Generator
Standard Library (WIP)
Documentation (WIP)
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Swua 프로그래밍 언어

작고 하찮은 프로그래밍 언어 😃

목차

개요

빌드와 사용법

직접 빌드하기

사용법

튜토리얼

첫 프로그램 작성하고 실행하기

들여쓰기

세미콜론

주석

정수, 실수, 문자열 그리고 불리언

복합 자료형(Compound Types)

배열

구조체

변수

타입 어노테이션

함수

함수의 호출

외부 함수

if 문, 삼항 연산자

while 문

for 문

타입 별칭

타입 캐스팅

typeof 연산자

포인터와 참조, 역참조

표준 라이브러리

print(int)

print_float(float)

print_str(str)

print_array(T[], int)

to_str(int) -> str

concat_str(str, str) -> str

기능 및 TODO