# L Language 语言参考手册

> 版本 v0.5 | 158 测试全部通过 | LLVM 后端编译型语言

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## 目录

1. [快速开始](#1-快速开始)
2. [基本类型](#2-基本类型)
3. [变量](#3-变量)
4. [运算符](#4-运算符)
5. [控制流](#5-控制流)
6. [函数](#6-函数)
7. [结构体](#7-结构体)
8. [枚举](#8-枚举)
9. [数组](#9-数组)
10. [类型别名](#10-类型别名)
11. [内置函数](#11-内置函数)
12. [注释](#12-注释)
13. [完整示例](#13-完整示例)
14. [编译与运行](#14-编译与运行)

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## 1. 快速开始

### Hello, World

```rust
fn main() -> i64 {
    print_i64(42);
    return 0;
}
```

编译运行：
```bash
l_lang.exe hello.l -o hello.exe
./hello.exe
# 输出: 42
```

### 程序结构

- 文件扩展名 `.l`
- 一个 `.l` 文件包含若干函数和类型声明
- 必须有 `main` 函数作为入口点
- 所有声明在顶层，不支持嵌套函数

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## 2. 基本类型

| 类型 | 关键字 | 范围/说明 | 示例 |
|------|--------|----------|------|
| 整数 | `i64` | 64位有符号，`-2^63 ~ 2^63-1` | `42`, `-7`, `0` |
| 浮点 | `f64` | 64位双精度 | `3.14`, `-0.5`, `1.0` |
| 布尔 | `bool` | `true` 或 `false` | `true`, `false` |
| 字符串 | `str` | UTF-8 文本 | `"Hello"`, `"你好"` |
| 空类型 | `void` | 无返回值 | 用于函数返回类型 |

### 类型转换

- `i64` 和 `f64` 混合运算时，`i64` 自动提升为 `f64`
- `bool` 和数值之间**不能**隐式转换
- `str` 不能隐式转换为其他类型

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## 3. 变量

### 声明

```rust
let x = 42;              // 不可变，类型推断为 i64
let y: i64 = 100;        // 不可变，显式类型标注
let z = 3.14;            // 类型推断为 f64
let msg = "hello";       // 类型推断为 str
let flag = true;         // 类型推断为 bool
```

### 可变变量

```rust
var count: i64 = 0;       // 可变变量
count = count + 1;       // 赋值
count += 1;              // 复合赋值 (等价于 count = count + 1)
```

> **规则**: 对 `let` 声明的不可变变量赋值会在编译时报错。可变变量用 `var` 声明。

### 类型标注语法

```rust
let name: Type = value;          // 完整写法（不可变）
let name = value;                // 类型推断（不可变）
var name: Type = value;          // 可变变量
```

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## 4. 运算符

### 算术

| 运算符 | 说明 | 示例 |
|--------|------|------|
| `+` | 加法 | `1 + 2` → `3` |
| `-` | 减法 | `5 - 3` → `2` |
| `*` | 乘法 | `3 * 4` → `12` |
| `/` | 除法 | `10 / 3` → `3` (整数) |
| `%` | 取模 | `10 % 3` → `1` |

### 比较（返回 bool）

| 运算符 | 说明 |
|--------|------|
| `==` | 等于 |
| `!=` | 不等于 |
| `<` | 小于 |
| `>` | 大于 |
| `<=` | 小于等于 |
| `>=` | 大于等于 |

### 逻辑

| 运算符 | 说明 |
|--------|------|
| `&&` | 逻辑与 |
| `\|\|` | 逻辑或 |
| `!` | 逻辑非 |

### 复合赋值

| 运算符 | 等价于 |
|--------|--------|
| `x += y` | `x = x + y` |
| `x -= y` | `x = x - y` |
| `x *= y` | `x = x * y` |
| `x /= y` | `x = x / y` |

### 字符串拼接

```rust
let greeting = "Hello, " + "World!";
// greeting = "Hello, World!"
```

### 优先级（从高到低）

```
!  -(一元负)
*  /  %
+  -
== != <  >  <=  >=
&&
||
```

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## 5. 控制流

### if / else

```rust
if x > 0 {
    print_i64(1);
} else if x == 0 {
    print_i64(0);
} else {
    print_i64(-1);
}
```

### while 循环

```rust
var i: i64 = 0;
while i < 5 {
    print_i64(i);
    i += 1;
}
// 输出: 0 1 2 3 4
```

### for 循环

```rust
for i in 0 to 5 {
    print_i64(i);
}
// 输出: 0 1 2 3 4
```

`for i in start to end` 等价于 `var i = start; while i < end { ...; i += 1; }`

### match

```rust
enum Color { Red, Green, Blue }

let c = Color::Green;
match c {
    Color::Red =>   { print_i64(10); }
    Color::Green => { print_i64(20); }
    _ =>            { print_i64(0);  }  // 通配符
}
// 输出: 20
```

- 每个分支用 `=>` 分隔，花括号包围
- `_` 表示通配符（匹配所有未列出的情况）
- `match` 是语句，不是表达式

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## 6. 函数

### 定义

```rust
fn add(a: i64, b: i64) -> i64 {
    return a + b;
}

fn greet() -> void {
    print_str("Hello");
}
```

- `fn` 关键字定义函数
- 参数格式: `name: Type`
- 返回类型: `-> Type`，可省略（默认 `void`）
- 支持递归调用

### 调用

```rust
let result = add(3, 5);
greet();
```

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## 7. 结构体

### 声明

```rust
struct Point {
    x: i64,
    y: i64,
}
```

### 初始化

```rust
let p = Point { x: 10, y: 20 };
```

### 字段访问

```rust
print_i64(p.x);   // 10
print_i64(p.y);   // 20
```

### 嵌套结构体

```rust
struct Rect {
    tl: Point,  // 左上角
    br: Point,  // 右下角
}

let r = Rect {
    tl: Point { x: 0, y: 10 },
    br: Point { x: 5, y: 0 },
};

print_i64(r.tl.x);  // 0 (链式访问)
```

### 函数参数和返回值

```rust
fn make_point(x: i64, y: i64) -> Point {
    return Point { x: x, y: y };
}

fn print_point(p: Point) -> void {
    print_i64(p.x);
    print_i64(p.y);
}
```

### impl — 方法

```rust
impl Point {
    fn new(x: i64, y: i64) -> Point {
        return Point { x: x, y: y };
    }

    fn get_x(self: Point) -> i64 {
        return self.x;
    }
}

let p = Point.new(10, 20);   // 方法调用
print_i64(p.get_x());        // 10
```

- `impl StructName { fn ... }` 定义方法
- 第一个参数必须是 `self: StructName`
- 调用: `instance.method(args)`

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## 8. 枚举

### 声明

```rust
enum Color {
    Red,
    Green,
    Blue,
}
```

### 访问变体

```rust
let c = Color::Green;
print_i64(c);  // 1 (索引值: Red=0, Green=1, Blue=2)
```

```rust
let is_red = (c == Color::Red);  // false
```

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## 9. 数组

### 声明类型

```rust
let arr: i64[5] = arr;    // 声明未初始化的 5 个 i64 数组
```

数组类型语法: `元素类型[大小]`（后置维度）

- `= arr` 是固定写法，表示声明未初始化的数组（`arr` 是变量名自身）
- 大小必须是整数常量
- 元素类型支持: `i64`, `f64`, `bool`
- 数组元素默认值为零值（`0` / `0.0` / `false`）

### 索引

```rust
arr[0] = 100;              // 给第一个元素赋值
arr[1] = 200;

print_i64(arr[0]);          // 100
print_i64(arr[1]);          // 200
```

### 循环遍历

```rust
var arr: i64[5] = arr;
var i: i64 = 0;
while i < 5 {
    arr[i] = i * 10;
    i += 1;
}
```

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## 10. 类型别名

```rust
type Meters = i64;
type Kilometers = i64;

fn run(distance: Meters) -> void {
    print_i64(distance);
}

let d: Meters = 5000;
run(d);  // 输出: 5000
```

支持别名指向 struct:

```rust
type P = Point;
let p: P = Point { x: 1, y: 2 };
```

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## 11. 内置函数

| 函数 | 参数 | 输出 |
|------|------|------|
| `print_i64(x)` | `i64` | 整数 + 换行 |
| `print_f64(x)` | `f64` | 浮点 + 换行 |
| `print_bool(x)` | `bool` | `true`/`false` + 换行 |
| `print_str(s)` | `str` | 字符串 + 换行 |

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## 12. 注释

```rust
// 这是单行注释

/*
   这是
   多行注释
*/
```

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## 13. 完整示例

### 斐波那契

```rust
fn fib(n: i64) -> i64 {
    if n < 2 {
        return n;
    }
    return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

fn main() -> i64 {
    print_i64(fib(10));  // 55
    return 0;
}
```

### 学生成绩统计

```rust
struct Student {
    name_id: i64,
    score: i64,
}

impl Student {
    fn new(id: i64, score: i64) -> Student {
        return Student { name_id: id, score: score };
    }

    fn is_pass(self: Student) -> bool {
        return self.score >= 60;
    }
}

enum Grade { A, B, C, D, F }

fn get_grade(score: i64) -> i64 {
    match score {
        90 => { return 0; }
        80 => { return 1; }
        70 => { return 2; }
        60 => { return 3; }
        _  => { return 4; }
    }
}

fn main() -> i64 {
    let s = Student.new(1001, 85);
    print_i64(s.name_id);
    print_i64(s.score);

    if s.is_pass() {
        print_str("PASS");
    } else {
        print_str("FAIL");
    }

    print_i64(get_grade(85));  // 1 (Grade::B)

    return 0;
}
```

### 数组操作

```rust
fn main() -> i64 {
    var arr: i64[5] = arr;

    // 填充数组
    var i: i64 = 0;
    while i < 5 {
        arr[i] = i * i;
        i += 1;
    }

    // 打印数组
    i = 0;
    while i < 5 {
        print_i64(arr[i]);
        i += 1;
    }
    return 0;
}
// 输出: 0 1 4 9 16
```

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## 14. 编译与运行

### 安装编译器

```bash
# 从源码构建
git clone git@lhy-git.liuhangyv.top:Serendipity/l-language.git
cd l-language
mkdir build && cd build
cmake .. -G "MinGW Makefiles" -DCMAKE_PREFIX_PATH="D:/settings/Language/LLVM"
mingw32-make -j4
```

依赖: GCC 15.x (MinGW-w64), CMake 3.20+, LLVM 22.x

### 使用

```bash
# 编译
l_lang.exe source.l -o program.exe

# 运行
./program.exe

# 查看生成的 LLVM IR
l_lang.exe source.l --emit-ir
```

### 错误信息格式

```
错误: 文件名:行号:列号: 错误描述
```

- 词法/语法错误: 立即终止
- 类型错误: 收集所有错误后统一输出

---

## 快速参考卡片

```
类型:    i64  f64  bool  str  void  struct  enum  T[N]
声明:    let x = val          var x = val
         let x: Type = val    type Alias = Type
控制流:  if/else  while  for i in 0 to N  match
函数:    fn name(p: T) -> Ret { return expr; }
结构体:  struct Name { f: Type }   Name { f: val }
枚举:    enum Name { A, B, C }     Name::B
方法:    impl T { fn m(self: T) }  obj.m()
内建:    print_i64  print_f64  print_bool  print_str
运算符:  + - * / %  == != < > <= >=  && || !  += -= *= /=
注释:    // 行注释   /* 块注释 */
```