rakulang

rakulang

Raku Features

Mon Aug 30, 2021

Raku Features

(这是同一作者的法语文章 Raku en 2020 的翻译/改进版。)

感谢 Elizabeth Mattijsen 帮助校对和提供建议。

目录 #

在这两篇博文中的第一篇博文中，你会发现一个总的介绍，包括一些社区的见解和关于解释器和虚拟机(Rakudo 和 MoarVM) 的细节。

在第二部分中，你会得到一个关于 Raku 功能的长篇描述，以发现为什么 Raku 值得讨论和学习。

(下一篇博文是关于过去的实现和历史细节)

这篇博文是用爱写的 ❤️

关于 Raku #

Raku 是一种强大而成熟的编程语言，它很难实现（这将在本篇文章的第二部分介绍）。

Raku née “Perl 6” 不再是 Perl 5 的下一个版本(将是 Perl 5.36 或 Perl 7)。Raku 已经在 2019 年被重新命名，以明确这一状态。但 Raku 与 Perl 5 有很多共同之处。

一些技术特点(接近于自然语言，符号
相同的基金会
相同的会议(但 Raku 最近有了它的第一次专门会议)
部分是他们的社区(Damian Conway, Larry Wall…)
一些活动(Perl 每周挑战赛…)

最近，Raku 已经与 Perl 5 有了很大的不同，我们可以简单地用 “Perl” 来指定 Perl 5(或 Perl 7)，而在任何情况下，我们更愿意用 “Raku” 来谈论 Perl 6。有一段时间，Perl 6 社区略微反对这种重命名，但整体意见发生了变化，重命名在 2018 年和 2019 年之间顺利完成（详情见本期的下一篇博文）。

你可以通过订阅《Raku 周刊》来关注 Raku 新闻。

Raku 有一个小的社区，但有一些"杀手级应用"。

有一个 IDE “Comma"。
Cro，一个用于网络的工具箱（应用程序、服务）。
Sparrow，一个自动化框架，以及它的模块。
一个(小的)CPAN

来自 Raku 界的大人物 #

在讨论重新命名和 Raku 版本的细节之前，让我们着重介绍一些过去和现在对 Raku 的头部贡献者。

Jonathan Worthington: Raku 的现任首席开发者（采访）。
Elizabeth Mattijsen: 对 Raku 很有研究。
Patrick Michaud: 前 Rakudo、NQP 等…的主要开发者。
Audrey Tang: 台湾现任部长, 原 Pugs 的主要开发者 (Perl 6 是用 Haskell 实现的, 请看这个旧采访或这个采访
Damian Conway: 教师、演说家、发言人和多产的开发者。
Larry Wall: Perl(BDFL) 的创造者和 Raku 的创造者。无需多言。 2021 年，没怎么参与了。
Moritz Lenz: 作家和头部贡献者。
Flavio S. Glock: Perlito 的主要开发者。

并非所有的人都还在活跃，而且这个名单也并非详尽无遗。

Raku 社区最近决定设立一个指导委员会。

Raku(do) #

Raku 最先进的实现是 MoarVM(虚拟机)上的 Rakudo(解释器)与 NQP(内置)。

当 Rakudo 发布时，Rakudo + MoarVM 的捆绑被称为 Rakudo Star(或Rakudo *)⭐

自 2015 年以来，Raku 的实现是"功能完整"的，在编译器和虚拟机上的努力更多的是修复问题和提高性能。

Raku 有多个官方版本（最重要的是在 2015 年）。

Rakudo * 的第一个公开版本在2010年7月（主要版本，但不是功能完整的，仍然基于 Parrot → Rakudo + Parrot)
6.c 2015 年的"圣诞节”(公告)(Rakudo + MoarVM)
6.d 2019年11月的"排灯节"(几个变化的细节))(Rakudo + MoarVM)
6.e 将是下一个主要版本(Rakudo + MoarVM)。

这个版本划分方案从何而来？

很简单，来自一个关于 Raku 发布日期的经常性笑话。通常的回答是"会在圣诞节前准备好"😀。

除了主要版本之外，从事 Raku 工作的团队每月都会产生次要版本。

一些书籍 #

在进入语言细节之前，这里有一些书可以帮助你了解更多关于 Raku 的知识。

一些链接 #

技术细节从这里开始，我希望你准备好了 😀

Raku 的力量 #

Raku 的功能令人印象深刻，我想从这个开始 :)

Raku 源于 Larry Wall 的语言技能，因此 Raku 受自然语言的影响很大。Raku 是多范式的（过程式、函数式、并发式编程和面向对象）。

Raku 的价值观可以在 Raku 宣言中找到 (1, 2, 3)。

像它的表亲 Perl 一样。

它是一种具有上下文概念的丰富语言。
它的正则表达式非常强大，Raku 甚至将 grammar 处理直接集成到语言中。
它有一个 CPAN。

与 Perl 5 相反。

与原生代码的接口非常简单。
面向对象的编程集成在了语言中(框架+对象类型)。
该语言可以处理并发问题，并为其提供了一个完整的工具箱。
Unicode 是"默认"处理的。

对于更多的技术细节，这里有 Raku 的术语表和编译器之间的功能比较(它提供了一个很好的语言概述)。在接下来的段落中，将更详细地解释 Raku 的功能。

像 courses.raku.org 或 raku.guide 这样的课程可能是很好的 Raku 功能的"展示"。

类型 #

渐进式类型化(动态和静态类型化)。

# Dynamic
my Cool $var = 42;

# Functions using $var will coerce to another type 
# upon their needs

# Static 
my Str $var = "Raku";

签名中的注解:

sub ab(Int $a, Int $b) { return $a+$b; }; 
say ab(1,1);

类型推断
异形体(和多态性求值): IntStr $foo
Junctions:

my $junction = 1|2|3;
$junction += 4; # junction now equals 5|6|7
$junction += (1&2); # junction now equals (6|7|8)&(7|8|9)

Subsets: 允许扩展同构类，可以作为约束条件，同时在运行时被解析:

subset Even where * %% 2;  
say 1 ~~ Even; # False

强制转换:

sub i-cast(Int() $n) { say $n.^name }; 
i-cast "42";

签名中的强制转换 (约束)

约束 + 强制转换 (“我想要一个字符串对象，并将其转换为整数对象”):

sub f(Int(Str) $want-str-cast-to-int, Str() $cast-to-str) { } ;
f '10', 10;

或者条件约束(“我的参数应该是一个整数对象或一个字符串对象”)。

sub xyz($n where $_ ~~ Int | Str ) { say +$n }

原生类型:

my int8 $verysmall = 42; 
say $verysmall;

自动装箱: 从原生类型到对象的自动转换。
Auto‑vivification in the hash/arrays

my %a; 
%a{'autovivification'}++; 
say %a{'autovivification'};

例如，Twigils来定义变量的作用域。
对象容器的完整集合。参见复合类型列表(SetHash, Bag, Map, list, Mix, Pair, Set…)
成型的数组/哈希（一种矩阵或多维哈希）。
紧凑的数组：my int @array，它是以连续的方式存储的
惰性列表(也见 gather)。

my @list = (1, 1, * + * ... *).grep({ $_.is-prime });
say @list[4]; # This generates elements 0..4. 
# Elements 5..∞ haven't been generated yet

例程 #

参数:

sub plus2($foo) { return $foo+2; }

类型化:

sub mul3(Int $foo) { return $foo*3; }

带有属性 rw 或 copy:

sub make42($foo is rw) { $foo = 42; }

多重分派:

multi sub sayit( Int $n ) { say "Number: $n"; } 
multi sub sayit( Str $s ) { say "String: $s"; }

分派是基于参数的数量、它们的类型、约束条件(我们甚至可以用函数 nextsame、nextwith、callsame、callwith 来玩）。参见"正确的窄分析"以获得最佳的候选者解析。

剩余参数的吞噬和参数的扁平化(像在 Perl 5 中)。

Operators 运算符 #

Raku 有大量的运算符，请看完整的列表。

Periodic table of the operators

Raku可以很容易地被扩展(见运算符的文档)。
原生运算符(有内联或显式优化)。
运算符甚至可以是 UTF-8 格式的

异步、并行和并发 #

一个完整的工具箱，用于处理异步、并行和并发。

可使用 Proc::Async 进行外部调用的承诺(或未来)。
用 Channel 和 Supply 处理流，以实现事件驱动或发布/订阅模式 
对线程、调度器和锁等低级原语的访问

面向对象编程和元对象编程 #

有能力定义我们自己的操作符（见上文）和功能。元对象编程在虚拟机中被部分处理。

单一或多重继承。
自省。
实例化后"编辑"一个类(例子)。
方法的组合/封装。
信任关系，允许访问另一个(父)类的私有方法而不使其继承。
代理 has $.base is rw handles <meth1 meth2>。
不管是什么类型的 “*"(这就是 “Rakudo star” 这个名字的由来)。

Grammars #

支持语言级的 grammar(grammar , token, rule, regex)!

grammar Calculator {
    token TOP { <calc-op> }

    proto rule calc-op          {*}
          rule calc-op:sym<add> { <num> '+' <num> }
          rule calc-op:sym<sub> { <num> '-' <num> }

    token num { \d+ }
}

class Calculations {
    method TOP              ($/) { make $<calc-op>.made; }
    method calc-op:sym<add> ($/) { make [+] $<num>; }
    method calc-op:sym<sub> ($/) { make [-] $<num>; }
}

say Calculator.parse('2 + 3', actions => Calculations).made;

接口 #

原生语言支持真的非常容易!

轻松实现与原生语言的对接(Native Call)。

use NativeCall;

# Interface a function from unistd.h
sub getpagesize() returns int32 is native {}; 

# Interface a function from a shared library (e.g. libcalculator.so)
sub add(int32, int32) returns int32 is native("calculator") {};

用 Inline::Perl5 与 Perl 5 交互。

use Test::More:from<Perl5>;
plan tests => 1;

use Inline::Perl5;
my $p5 = Inline::Perl5.new;
$p5.call('print', 'Hello World');

在字素层面处理 Unicode #

非常高的 Unicode 管理水平，特别是由于 MoarVM 虚拟机中的原语。

语言运算符本身可以是 UTF-8 的（比如你创建的）。

其他批量功能 #

尖号块(匿名闭包)。

my $cube = -> $x {$x ** 3};
say $cube(3); # 27

占位符

按字母顺序排序:

my $pow = {$^x ** $^y};
say $pow(3, 4); # 81

或者甚至:

for 0..9 {
    say "$^n2, $^n1";
}

或者用命名法:

my $pow = {$:base ** $:exp};
say $pow(:base(25), :exp(2)); # 625

Rakudo Star(自 2010 年起)

Rakudo Star(或 “Rakudo *”) 的第一个主要版本是基于 Parrot(PCT + ParrotVM)，但我们将忽略这个版本，而专注于当前的实现(Rakudo + MoarVM)。

编译 (Rakudo) #

Rakudo 是 Raku 的一个编译器，它实现了整个语言，可以针对几个不同的虚拟机(主要是 MoarVM)。Rakudo 的大部分内容是用"简化 Raku”(NQP)编写的。Rakudo 还实现了预编译以优化其性能。除此之外，Rakudo 还使用几种优化方法改进了语法树，下面是一些例子。

转换后的范围迭代是在原生循环中进行的
通过编译时的解析方法对私有方法进行去虚拟化
去除(静态的)死代码
匿名化一个变量
减少变量的作用域
Junction 的展开

NQP #

NQP 是一个类似于 MiniPerl for Perl 5 的编译器。它是一个引导工具，帮助编译 Rakudo 的 Raku 部分，并在运行已经编译好的库之前编译好库。与 MiniPerl for Perl 5不同(它是一个可以解释所有 Perl 语法的解释器，但缺少一些电池：指没有模块混合 Perl 代码和本地代码），NQP 只能编译一个"简化的 Raku"。NQP 既指编译器，也指以 “.nqp " 为扩展名的文件所包含的源代码。

一些 NQP 代码看起来像这样。

method symtable() {
    %!symbol := nqp::hash() if nqp::isnull(%!symbol);
    %!symbol
}

method evaluate_unquotes(@unquotes) {
    my $result := self.shallow_clone();
    my $i := 0;
    my $elems := nqp::elems(@(self));
    while $i < $elems {
        $result[$i] := self[$i].evaluate_unquotes(@unquotes);
        $i := $i + 1;
    }
    $result
}

NQP 是 Rakudo 的一部分，其灵感似乎来自 MiniPerl6/KindaPerl6。

Perlito(见下文)也实现了同样的"简化 Raku”。

Execution (MoarVM) #

MoarVM 是 Metamodel On A Runtime VM 的缩写(官方网站)。它是一种基于注册机的虚拟机，就像 Parrot 一样。Jonathan Worthington 是 MoarVM 的创始人和建筑师。

下面是 MoarVM 的一些特点。

内部表示法更接近于Raku（与Parrot相比）（“另一方面，如果虚拟机不支持，有些功能是很难有效实现的。"，根据 Flavio Glock 的采访）。
优秀的 Unicode 支持，字符串在字素级别上表示。
对异步和并发编程的管理，包括并发编程的控制结构、同步套接字、定时器、进程、信号灯、阻塞队列等。
精确的垃圾收集，世代相传（年轻的→次老的→大桶）和管理竞争
能够管理连续性
有界的序列化，将加载模块的代码序列化，以备日后使用，并通过避免重构该代码的中间表示法来节省启动时间
运行时加载代码
优化：消除尾部调用（如果函数返回在调用中，就不要在调用栈中堆积），调度，消除死代码，栈上替换（用优化的例程替换未优化的例程栈），逃逸分析（将堆的分配转化为栈上甚至寄存器中的分配）和标量替换(消除内存的分配)
JIT 编译
对调用堆栈和分配进行分析
堆快照：主要用于进一步扫描（例如调查和改进垃圾收集）。

我还推荐阅读这个 MoarVM 的介绍。

MAST #

MAST 是 MoarVM AST（抽象语法树）的缩写。

MBC #

MBC 是 MoarVM Byte Code 的缩写。这里是看起来像 MBC 的东西。

; Grab value out of Scalar
decont r4, r1 

; Grab type ; de-Scalar if needed
wval r5, 1, 34
decont r3, r5

; Ensure arg is an Int
istype r6, r4, r3
assertparamcheck r6

基于 Rakudo + MoarVM (since 2012) 的实现 #

MoarVM 没有汇编器。

下面是另一张架构图，取自关于 Rakudo/MoarVM 优化的演讲（2014）。

结论 #

这第一篇博文更多的是处理关于 Raku 的当前信息。

我希望它能让你羡慕地去尝试它😘。

下一篇博文将通过几张技术草图来挖掘 Raku 的历史片段（和实施考古学） 💃

我花了很多时间来收集这些死亡世界的痕迹，但相信我这是非常有趣的，所以让自己被引导吧。