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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
2. 基本类型
3. 变量
4. 运算符
5. 控制流
6. 函数
7. 结构体
8. 枚举
9. 数组
10. 类型别名
11. 内置函数
12. 注释
13. 完整示例
14. 编译与运行

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1. 快速开始

Hello, World

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

编译运行：

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

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

let mut 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。

类型标注语法

let name: Type = value;          // 完整写法
let name = value;                // 类型推断
let mut 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

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

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

while 循环

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

for 循环

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

for i in start..end 等价于 let mut i = start; while i < end { ...; i += 1; }

match

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

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

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

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7. 结构体

声明

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

初始化

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

字段访问

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

嵌套结构体

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

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

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

enum Color {
    Red,
    Green,
    Blue,
}

访问变体

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

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

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9. 数组

声明类型

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]

• = 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

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

let mut arr: [i64; 5] = arr;
let mut i: i64 = 0;
while i < 5 {
    arr[i] = i * 10;
    i += 1;
}

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10. 类型别名

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:

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

// 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

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

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

fn main() -> i64 {
    let mut arr: [i64; 5] = arr;

    // 填充数组
    let mut 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

# 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

# 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

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快速参考卡片

类型:    i64  f64  bool  str  void  struct  enum  [T;N]
声明:    let x = val          let mut x = val
         let x: Type = val    type Alias = Type
控制流:  if/else  while  for i in 0..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 */