ObjectScript — новый язык программирования

Сколько же существует всяких языков программирования, еще один? Ну можно и так сказать, а можно сказать и по другому: я программист и пишу программы на разных языках программирования для разных задач. В одних языках есть одни плюсы, в других — другие. Вот я и решил предложить свой универсальный язык программирования для множества задач.

ObjectScript — новый объектно-ориентированный язык программирования с открытым исходным кодом. Сами исходники занимают 459 Кб (парсер, компилятор и виртуальная машина) и находятся в двух файлах source\objectscript.h и source\objectscript.cpp. Скачать их можно по прямой ссылке тут. ObjectScript — очень легкий, предназначен для вставки в приложение на C++.

ObjectScript сочетает в себе возможности таких языков, как JavaScript, Lua и PHP. Например, синтаксис в основном взят из JavaScript, множественное присваивание — из Lua, работа со свойствами через перегружаемые методы — из PHP.

Кроме унификации нескольких существующих языков программирования, ObjectScript добавляет также и свои уникальные и полезные фишки.

Синтаксис

	x = 12;
	y = "Hello World!";

А что если убрать точки с запятыми?

	x = 12
	y = "Hello World!"

ObjectScript автоматически разпознает отдельные выражения (новая строка тут не причем, все можно писать и в одну строчку), поэтому точку с запятой (;) можно не использовать без явной на то необходимости.

Вызовы функций

Привычный синтаксис, который используется в большинстве языках программирования:

	print(5, " differences")

А зачем там собственно запятая?

	print(5 " differences")

Запятые в ObjectScript при перечислении параметров не обязательны. Например, есть в языке такая функции concat, которая соединяет все аргументы в одну строку, тогда игнорируя запятые можно записать вот так:

	var s = concat("name: " name ", count: " count ", time: " time)

Красиво и понятно! name, count и time — некоторые переменные. Соединение строк конечно же не обязательно делать через эту функция, есть специальный оператор .. (две точки) для конкатенации, но иногда функция concat может быть удобнее, да и быстрее при обработке нескольких параметров.

Иногда в функцию передается только один параметр, например:

	print({firstname:"Ivan", lastname:"Petrov"})

В фигурных скобках задан объект в привычном для JavaScript синтаксисе. Такой синтаксис полностью поддерживается в ObjectScript, но подобный вызов выглядит НЕ очень красиво. А что если убрать круглые скобки?

	print {firstname:"Ivan", lastname:"Petrov"}

Уже симпатичнее?! Эта возможность взята из Lua. Так можно вызывать любые функции и не только с объектом в качестве параметра, например:

	print "Hello World!"

Довольно таки просто и читабильно!

Объекты

Но вернемся к предыдущему примеру. А зачем там собственно запятая в описании объекта? А если без нее?

	print {firstname:"Ivan" lastname:"Petrov"}

Довольно неплохо, ничего лишнего, а еще можно так:

	print {firstname="Ivan" lastname="Petrov"}

Т.е. при формировании пар в объекте (индекс и значение) можно использовать как двоеточие, так и знак равно. Кроме этого, допускается отделение пар запятыми, точкой с запяток (;) или не использовать разделитель вовсе. Следует также отметить, что использование разделяющих символов после конечного значения допускается, например, следующее выражение полностью допустимо в ObjectScript:

	a = {x=1, y=3; "zero" "one", "two" last:7,}

В данном примере используются не только ассоциативные значения, но и порядковые с автоматическим индексом, как в масиве. Индекс начинается с нуля. Например:

	print a[1]

выведет one. А что если необходимо в качестве индекса значения использовать выражение, а не константу, легко:

	a = {[2+3]="five" y=3}

Т.е. выражение в квадратных скобках будет вычислено на этапе выполнения программы и результат будет использован в качестве индекса соответствующего значения в объекте. Иначе говоря:

	print a[5]

Выведет five

Порядок значений в объекте сохраняется таким, в каком порядке значения были добавлены в объект (это бывает важно в итерационных процессах, о которых мы поговорим позже).

Еще одной важной особенностью является то, что в качестве индекса значения может выступать значение любого типа, например:

	a = {x=1 y=2}
	b = {[a]="powerful" 7="greate"}
	print b[a]

Выведет powerful, причем это никак не уменьшает скорость доступа к данным объекта и не увеличивает потребление памяти. Иначе говоря, если есть потребность, можно использовать смело.

Масивы

Масивы — это индексные списки. Как и в JavaScript масив можно записать следующим образом:

	a = [10, 20, 30, 40]

Ну в целом все понятно и нормально, единственное, что можно тут упростить — убрать запятые:

	a = [10 20 30 40]

Выглядит даже интересно и полностью валидно для ObjectScript.

Множественное присваивание

ObjectScript полностью поддерживает множественное присваивание и выглядит это следующим образом:

	i, j, k = 0, 1, 3

Переменной i присвоится значение 0, j присвоится 1, k — 3. Интересным следствием множественного присваивания является возможность смены значений в переменых одной строкой:

	i, j = j, i

Довольно просто и красиво. С помощью множественного присваивания можно одной строкой инициализировать сразу несколько переменных, менять в переменых значения, а также получать множественные результаты вызываемых функций, например:

	var test = function(){ return 1, 2 }
	var a, b = test()

Функция test возвращает два значения, в переменную a сохранится 1, а в b — 2. Если затребовать из функции больше значений, чем она возвращает, то количество результатов дополнится пустыми значениями — null

	var a, b, c = test()
	print(a, b, c)

Выведет: 1 2 null

Итераторы

Итераторы позволяют обработать элементы некоторого списка друг за другом по очереди и выполнить какую-то работу с этими элементами. Например, пусть нам нужно обработать элементы объекта и показать их индексы и значения:

	obj = { null awesome=true 12 "excellent" }
	for(k, v in obj){
		print( k " --> " v )
	}

Данная программа выведет:

0 --> null
awesome --> true
1 --> 12
2 --> excellent

Когда компилятор ObjectScript видит for in, он генерит на выходе специальный код, для приведенного выше примера следующий:

	obj = { null awesome=true 12 "excellent" };
	{
		var iter_func = obj.__iter()
		for(var iter_valid;;){
			iter_valid, k, v = iter_func()
			if(!iter_valid) break
			print( k " --> " v )
		}
	}

По-русски говоря для obj вызывается метод __iter, который должен вернуть итерационную функции:

	var iter_func = obj.__iter()

Затем эта функция вызывается перед каждым шагом итерации:

	iter_valid, k, v = iter_func()

Она должна вернуть первым результатом логическое значение, иначе говоря true, если текущая итерация валидна, а затем любое количество значений, которые ожидает программист от данного процесса итерации. Первый результат функции обрабатывается языком самостоятельно:

	if(!iter_valid) break

Если процесс итерации завершен, то break прерывает цикл.

Если процесс итерации валидный, то программист может обработать полученные значения. В данном случае, при итерации объекта, функция итерации возвращает два значения, которые доступны программисту — индекс и само значение. Причем не обязательно все их принимать, можно, например, обработать только индексы следующим образом:

	obj = { null awesome=true 12 "excellent" }
	for(k in obj){
		print k
	}

Это мы говорили об объектах, теперь перейдем к масивам. Итератор масива на ObjectScript выглядит следующим образом:

	Array.__iter = function(){
		var i, self = 0, this
		return function(){
			if(i < #self){
				return true, i, self[i++]
			}
		}
	}

Тут может быть немного сложно, давайте по-порядку. Array — это глобальная переменная, в которой содержится описание функционала для масивов. В С++ это был бы class Array. Когда создается масив, он получает ссылку на объект Array к качестве прототипа. Ее даже можно прочитать из программы следующим образом:

	print [1 2 3].prototype === Array

Выведет true (оператор === это строгое сравнение без преобразования типов аргументов). Но вернемся к нашему примеру. В прототипе Array перегружается функция __iter (как мы помним она вызывается при запуске процесса итерации). А далее начинается хитрая штука под названием замыкание (анг. closure). Да, ObjectScript поддерживает замыкания в полном объеме — это когда любая вложенная функция имеет доступ к локальным переменным всех своих функций-родителей (даже если родители завершили выполнения). В данном случае, нас интересуют переменные i, self.

	var i, self = 0, this

В i сохраняется 0, а в self сохраняется this (это ссылка на текущий объект, в данном случае масив, с которым мы работаем).

	return function(){
		if(i < #self){
			return true, i, self[i++]
		}
	}

Далее возвращается функция, которая будет вызвана при каждом шаге итерации. Эта функция проверяет, не достигли ли мы конца масива (# — это оператор, который возвращает количество элементов), и если все ок, то возвращает true (показывая, что мы в процессе), далее индекс и само значение. При этом сам индекс каждый раз инкрементируется. В противном случае ничего не возвращается, т.е. функция завершается своим естественным путем. Это приводит к тому, что затребованные значения, в том числе iter_valid, принимают null и цикл прекращается по условию:

	if(!iter_valid) break

Имя переменной iter_valid приведено тут только в качестве удобства, реально создается временная переменная, доступ к которой программист не имеет.

В качестве примера давайте сами напишем итератор.

	var range = function(a, b){
		return function(){
			if(a <= b){
				return true, a++
			}
		}
	}
	for(var i in range(10, 13)){
		print( "i = ", i )
	}

Выведется:

	i = 10
	i = 11
	i = 12
	i = 13

Внимательный читатель может подметить «а как же это работает, там же должен вызваться метод __iter?» и будет прав. Дело в том, что итератор для функций возвращает самого себя и описан следющим образом:

	Function.__iter = function(){ return this }

Function — это прототип для всех функций, например, там находятся методы call и apply, которые полностью эквивалентны аналогичным в JavaScript.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) в ObjectScript

Как можно было бы понять из названия языка, он просто обязан быть объектно ориентированным и поддерживает ООП во всей своей красе.

Опишем класс следующим образом:

	Person = {
		__construct = function(firstname, lastname){
			this.firstname = firstname
			this.lastname = lastname
		}
		__get@fullname = function(){
			return this.firstname .. " " .. this.lastname
		}
		walk = function(){
			print this.fullname .. " is walking!"
		}
	}

Теперь создадим экземпляр данного класса:

	var p = Person("James", "Bond")

Фактически Person — это обычный объект, когда объект вызывается, как функция, ObjectScript автоматически создает новый экземпляр данного объекта и инициализирует его методом __construct. Выше приведенный код будет реально выполнен следующим образом:

	var p = {}
	p.prototype = Person
	p.__construct("James", "Bond")

Если затем выполнить:

	p.walk()
	print p

то выведется:

James Bond is walking!
{"firstname":"James","lastname":"Bond"}

Из новых фишек следует выделить метод __get@fullname, который неявно вызывается из метода walk:

	__get@fullname = function(){
		return this.firstname .. " " .. this.lastname
	}
	walk = function(){
		print this.fullname .. " is walking!"
	}

Метод __get@fullname возвращает значение свойства fullname. Могут быть также специальные методы для установки свойств, но об этом позже в разделе Свойства, getter-ы и setter-ы.

Из интересного тут нужно отметить, что метод __get@fullname содержит символ @, который в ObjectScript является полностью валидным для любых имен методов и переменных, на ряду с символом $ ну и остальными уже более стандартными символами.

Наследование

Теперь самое время унаследоваться от Person.

	// опишем класс IvanPerson
	var IvanPerson = extends Person {
		__construct = function(){
			super("Ivan", "Petrov")
		}
	}
	var p = IvanPerson() // создадим экземпляр класса IvanPerson
	p.walk()
	print p

Выведется:

Ivan Petrov is walking!
{"firstname":"Ivan","lastname":"Petrov"}

Наследование делается оператором extends, который принимает два выражения exp1 и exp2, любых, в том числе расчитанных на этапе выполнение и эквивалентен следующему коду:

	(function(exp1, exp2){ 
		exp2.prototype = exp1 
		return exp2 
	})()

Из интересного нужно отметить:

	super("Ivan", "Petrov")

super вызывает метод родительского класса (прототипа) с именем метода, из которого он был вызван, в данном случае — это __construct, который и инициализирует экземпляр объекта.

ООП на закуску

Давайте создадим совершено новый тип данных, который будет работать как трехмерный вектор:

	var vec3 = {
		__construct = function(x, y, z){
			this.x = x
			this.y = y
			this.z = z
		}
		__add = function(a, b){
			return vec3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z)
		}
		__mul = function(a, b){
			return vec3(a.x * b.x, a.y * b.y, a.z * b.z)
		}
	}

	var v1 = vec3(10 20 30)
	var v2 = vec3(1 2 3)
	var v3 = v1 + v2 * v2
	print v3

Выведется: {«x»:11,«y»:24,«z»:39}

Свойства, getter-ы и setter-ы

Свойство — это некоторая абстрактная сущность (нет, не в виде гномика, хотя...), которая со стороны выглядит как обычное значение в объекте, но при чтении и записи может выполнять некоторую работу в соответствующих методах.

Геттер (getter) — возвращает значение свойства, сеттер (setter) — устанавливает значение. ObjectScript автоматически понимает, считывается свойство или устанавливается, и вызывает соответствующие методы.

	a = {
		_color = "red"
		__get@color = function(){ return this._color }
		__set@color = function(v){ this._color = v }
	}
	
	print a["color"]
	a.color = "blue"
	print a.color

Выведется:

red
blue

Как же это реально работает? При чтении свойства color ObjectScript ищет значение в объекте с именем color. Если таковое найдено, то оно просто возвращается. Если нет, то ищется метод __get@color, нашелся — отлично, значит ObjectScript вызывает и возвращает его результат. Если не нашелся, не беда, ObjectScript ищет метод __get. Если таковой присутствует, то ObjectScript вызывает этот метод с именем запрошенного свойства. Если ничего не нашлось, то возвращается null и точка.

При установке свойства, все происходит аналогично, но вместо __get используется __set. Еще один пример:

	a = {
		_color = "white"
		__get = function(name){ 
			if(name == "color")
				return this._color 
		}
		__set = function(name, v){
			if(name == "color")
				this._color = v
		}
		__del = function(name){
			if(name == "color")
				delete this._color
		}
	}
	
	print a.color
	a.color = "green"
	print a.color
	delete a.color
	print a.color

Выведется:

white
green
null

Тут показан новый оператор delete, который удаляет значение в объекте и использование метода __del.

Многомерные свойства

ObjectScript поддерживает следующий (обычный для некоторых языков) синтаксис, который является полностью эквивалентным:

	print a.color
	print a["color"]

А что, если в квадратных скобках передать несколько значений? В ObjectScript это вполне реально!

	a = {
		_matrix = {}
		__getdim = function(x, y){
			return this._matrix[y*4 + x]
		}
		__setdim = function(value, x, y){
			this._matrix[y*4 + x] = value
		}
		__deldim = function(x, y){
			delete this._matrix[y*4 + x]
		}
	}
	a[1, 2] = 5		// компилятор преобразует это в a.__setdim(5, 1, 2)
	print a[1, 2]	// print(a.__getdim(1, 2))
	delete a[1, 2]	// a.__deldim(1, 2)
	print a[1, 2]	// print(a.__getdim(1, 2))

Выведется:

5
null

Остается только обратить внимание на метод __setdim, который первым параметром принимает новое значение, а в остальных параметрах — атрибуты свойства (их количество может быть любым начиная от двух).

Пустые свойства

А что на счет следующего кода?

	b = a[]
	a[] = 2
	delete a[]

Вполне! ObjectScript в этом случае вызывает следующие методы соответственно: __getempty, __setempty, __delempty. Программист может решить по своему усмотрению, как использовать этот функционал.

Заключение

На закуску несколько не отмеченных выше моментов.

При описании функции в блоке перечисления параметров, запятые ставить также не обязательно:

	print function(a b c){ return a + b * c }(1 2 3)

Выведет 7

В функциях можно использовать arguments — возвращает масив всех параметров, с которыми функция была запущена, ... (три точки) — масив дополнительных параметров, которые не описаны в объявлении функции.

Оператор # вызывает для объекта применения метод __len. Для строк он возвращает количество символов в строке, а для объектов и масивов — количество элементов. Также в классе Object заведено свойство:

	Object.__get@length = function(){ return #this }

А т.к. все объекты, в том числе строка и масивы, унаследованы от Object, то можно использовать свойство length, например, в масивах, на манер JavaScript.

Из необычных математических операторов можно отметить ** — возведение в степень.

Из структурных конструкций на данный момент реализованы:

	if(exp) block [elseif(exp) block ][else block ]
	for(pre_block; exp; post_block) block
	for(assign_list in exp) block
	break
	continue
	function(var_list){ block }

Одинаковые строки ObjectScript хранит в единственном экземпляре, это делается автоматически. Причем не важно, была строка получена на этапе выполнения или компиляции программы.

Локальные переменные имеют область видимости, например.

	var i = 1;
	{
		var i = i
		i++
		print i
	}
	print i

Выведется

2
1

ObjectScript имеет два зарезервированных слова для целей отладки, первое — debugger (как в JavaScript). При срабатывании debugger программа остановится в дебагере, как при точке останова. Второе — debuglocals, которое возвращает ассоциативный объект с названиями видимых из точки использования debuglocals локальных переменых и их значений. Например:

	function(a){
		var c = a * 2;
		{
			var c = a - 1
			print debuglocals
		}
	}(10)

Выведется:

{a:10,c:9}

ObjectScript разпознает tail call. Это когда внутри функции возвращается результат выполнения др. функции. В этом случае вызываемая функция может заместить call stack текущей функции, а не увеливать call stack, добавляя себя в него.

Преобразование выражений в тип boolean происходит следующим образом: значения null, false и NaN возвращают false, все др. значения — true, в том числе пустая строка и число 0.

Операторы && и || возвращают то значение, которые было им передано, например:

	print 7 && 9
	print 7 || 9

Выведется:

9
7

При присваивании объектов, их копии не создаются, присваивается ссылка на сам объект. Чтобы создать копию, необходимо воспользоваться оператором clone, который клонирует аргумент. Для объектов и масивов, этот оператор копирует все значения в новый объект, др. типы не клонируются по умолчанию, а возвращаются как есть. Но на финальной стадии процесса вызывается метод __clone, в котором можно сделать что-то свое или дополнительное. Вопрос о спецификации данного метода пока не решен окончательно. Возможно есть смысл возвращать результатом клонирования то, что вернет метод __clone. В этом случае программист сможет клонировать и свои внутренние типы данных, созданные с помощью userdata, если пожелает.

Также есть typeof, valueof, numberof, stringof, arrayof, objectof, functionof, userdataof. Спецификация этих операторов прорабатывается.

Ну вот как-то так. Если вам ObjectScript кажется интересным, давайте разрабатывать и развивать язык вместе. Текущие задачи, над которыми я работаю — сборщик мусора, багфикс, оптимизация, документация, environment для функции, расширение синтаксиса, поддержка многострочных констант, компиляция в байт-код, компиляция в JavaScript (чтобы писать клиенты для веба). Предлагайте и комментируйте.

Стандарт языка в процессе формирования, поэтому любые идеи будут интересны.

Об интеграции с C++ расскажу в одной из следующих статей. Вкратце:

int test(OS * os, int, int, int, void*)
{
    os->pushNumber(123);
    return 1;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    OS * os = OS::create();

    os->pushCFunction(test);
    os->setGlobal("test");

    os->eval("print(test())"); // выведет 123

    os->release();
    return 0;
}

Как запустить пример того, что описано в этой статье? Скачать исходники, откомпилированный файл с примером с репозитория на github, прямая ссылка для загрузки. Перейти в папку OS\examples и запустить файл test3.cmd.

В файле test3.txt генерируется отладочная информация того, как ObjectScript скомпилировал исходник, это может потребоваться для лучшего понимания процессов, которые происходят внутри языка, например:

[14] print( a[v1] a.v2 )

    begin call
      get env var print
      begin params 2
        begin get property
          get local var a (1 0 param)
          get local var v1 (0 0 param)
        end get property ret values 1
        ,
        begin get property
          get local var a (1 0 param)
          push const string "v2"
        end get property ret values 1
      end params ret values 2
    end call ret values 0 

В сухом остатке

ObjectScript полностью совместим с JSON, т.к. понимает этот формат, как свой родной, но добавляет в описание объектов и масивов свой расширенный и простой синтаксис. ObjectScript реализует все плюсы таких языков, как JavaScript, Lua и PHP, при этом добавляет свои уникальные возможности программирования. ObjectScript — объектно-ориентированный язык программирования, реализует все его парадигмы. Оператор new при этом не используется, минимизируя код и делая его более читабильным. Синтаксис ObjectScript позволет реализовать все необходимые конструкции, но направлен на простоту и читабильность. ObjectScript предназначен для вставки в приложение на C++, позволяет интегрироваться с С++ на уровне функций и пользовательских данных (в том числе объектно-ориентированных). ObjectScript — очень легкий, текущие исходники занимают 459 Кб. Язык пока не имеет стабильной версии и находится в стадии формирования спецификации и балансировки.

На данный момент я начал делать некоторые примеры по использованию языка ObjectScript и записывать видео, вы можеет посмотреть некоторые из них по следующим ссылкам:

www.youtube.com/watch?v=OCWIfQYW9rc
www.youtube.com/watch?v=P5KPJOVSs3E
www.youtube.com/watch?v=htDqDNqHX-I
www.youtube.com/watch?v=wqiDeuf7yu8
www.youtube.com/watch?v=uep2SvXdCNU

в описании к видео указаны ссылки, от куда можно скачать полные исходники примеров.