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| 1 | +# CodeNothing v0.5.4 功能特性详解 |
| 2 | + |
| 3 | +## 🎯 版本概述 |
| 4 | + |
| 5 | +CodeNothing v0.5.4 完成了函数式编程特性的最后拼图,新增**函数指针数组**和**Lambda闭包支持**,使 CodeNothing 成为一个功能完整的现代编程语言。 |
| 6 | + |
| 7 | +## 🚀 新增功能详解 |
| 8 | + |
| 9 | +### 1. 函数指针数组 (Function Pointer Arrays) |
| 10 | + |
| 11 | +#### 1.1 类型声明语法 |
| 12 | +```codenothing |
| 13 | +// 函数指针数组类型声明 |
| 14 | +operations : []*fn(int, int) : int; |
| 15 | +mathFuncs : []*fn(float, float) : float; |
| 16 | +processors : []*fn(string) : string; |
| 17 | +``` |
| 18 | + |
| 19 | +#### 1.2 数组初始化 |
| 20 | +```codenothing |
| 21 | +// 使用函数名初始化 |
| 22 | +operations = [add, subtract, multiply, divide]; |
| 23 | +
|
| 24 | +// 混合函数和Lambda初始化 |
| 25 | +mixedOps = [add, ((a, b) => a - b), multiply]; |
| 26 | +
|
| 27 | +// 纯Lambda数组 |
| 28 | +lambdas = [ |
| 29 | + ((a, b) => a + b), |
| 30 | + ((a, b) => a * b), |
| 31 | + ((a, b) => a * a + b * b) |
| 32 | +]; |
| 33 | +``` |
| 34 | + |
| 35 | +#### 1.3 数组访问和调用 |
| 36 | +```codenothing |
| 37 | +// 索引访问 |
| 38 | +firstOp : *fn(int, int) : int = operations[0]; |
| 39 | +result1 : int = firstOp(10, 5); |
| 40 | +
|
| 41 | +// 直接调用语法 |
| 42 | +result2 : int = operations[1](10, 5); // subtract(10, 5) = 5 |
| 43 | +result3 : int = operations[2](10, 5); // multiply(10, 5) = 50 |
| 44 | +
|
| 45 | +// Lambda数组直接调用 |
| 46 | +result4 : int = lambdas[2](3, 4); // 3*3 + 4*4 = 25 |
| 47 | +``` |
| 48 | + |
| 49 | +### 2. Lambda函数闭包 (Lambda Closures) |
| 50 | + |
| 51 | +#### 2.1 自动变量捕获 |
| 52 | +```codenothing |
| 53 | +// 外部变量 |
| 54 | +multiplier : int = 3; |
| 55 | +base : int = 10; |
| 56 | +
|
| 57 | +// Lambda自动捕获外部变量 |
| 58 | +multiply : *fn(int) : int = (x => x * multiplier); |
| 59 | +calculate : *fn(int) : int = (x => x + base); |
| 60 | +
|
| 61 | +result1 : int = multiply(5); // 5 * 3 = 15 |
| 62 | +result2 : int = calculate(7); // 7 + 10 = 17 |
| 63 | +``` |
| 64 | + |
| 65 | +#### 2.2 多变量闭包 |
| 66 | +```codenothing |
| 67 | +// 多个外部变量 |
| 68 | +factor : int = 2; |
| 69 | +offset : int = 5; |
| 70 | +threshold : int = 100; |
| 71 | +
|
| 72 | +// Lambda捕获多个变量 |
| 73 | +complexCalc : *fn(int) : int = (x => { |
| 74 | + temp : int = x * factor + offset; |
| 75 | + if (temp > threshold) { |
| 76 | + return temp; |
| 77 | + } else { |
| 78 | + return threshold; |
| 79 | + }; |
| 80 | +}); |
| 81 | +
|
| 82 | +result : int = complexCalc(50); // (50 * 2 + 5) = 105 |
| 83 | +``` |
| 84 | + |
| 85 | +#### 2.3 闭包作用域规则 |
| 86 | +```codenothing |
| 87 | +// 参数优先于闭包变量 |
| 88 | +value : int = 100; |
| 89 | +
|
| 90 | +// 参数 'value' 会覆盖外部的 'value' |
| 91 | +processor : *fn(int) : int = (value => value * 2); |
| 92 | +
|
| 93 | +result : int = processor(5); // 5 * 2 = 10 (不是 100 * 2) |
| 94 | +``` |
| 95 | + |
| 96 | +### 3. 复合表达式解析 (Compound Expression Parsing) |
| 97 | + |
| 98 | +#### 3.1 数组索引后函数调用 |
| 99 | +```codenothing |
| 100 | +// 支持复杂的表达式链 |
| 101 | +operations : []*fn(int, int) : int = [add, subtract, multiply]; |
| 102 | +
|
| 103 | +// 直接在数组索引后调用函数 |
| 104 | +result1 : int = operations[0](10, 5); // add(10, 5) |
| 105 | +result2 : int = operations[getIndex()](20, 3); // 动态索引调用 |
| 106 | +``` |
| 107 | + |
| 108 | +#### 3.2 嵌套函数指针调用 |
| 109 | +```codenothing |
| 110 | +// 函数指针返回函数指针 |
| 111 | +getOperation : *fn(string) : *fn(int, int) : int = getOperationByName; |
| 112 | +
|
| 113 | +// 链式调用 |
| 114 | +result : int = getOperation("add")(15, 25); // 40 |
| 115 | +``` |
| 116 | + |
| 117 | +## 🔧 技术实现原理 |
| 118 | + |
| 119 | +### 1. 闭包变量分析算法 |
| 120 | + |
| 121 | +#### 变量收集过程 |
| 122 | +```rust |
| 123 | +fn analyze_lambda_variables(&self, expr: &Expression, params: &[Parameter]) -> Vec<String> { |
| 124 | + let mut used_vars = Vec::new(); |
| 125 | + let param_names: HashSet<String> = params.iter().map(|p| p.name.clone()).collect(); |
| 126 | + |
| 127 | + // 递归分析表达式中的变量使用 |
| 128 | + self.collect_variables_from_expression(expr, &mut used_vars, ¶m_names); |
| 129 | + |
| 130 | + // 去重并返回 |
| 131 | + used_vars.sort(); |
| 132 | + used_vars.dedup(); |
| 133 | + used_vars |
| 134 | +} |
| 135 | +``` |
| 136 | + |
| 137 | +#### 支持的表达式类型 |
| 138 | +- ✅ 变量引用 (`Variable`) |
| 139 | +- ✅ 二元操作 (`BinaryOp`) |
| 140 | +- ✅ 函数调用 (`FunctionCall`) |
| 141 | +- ✅ 数组访问 (`ArrayAccess`) |
| 142 | +- ✅ 方法调用 (`MethodCall`) |
| 143 | +- ✅ 字段访问 (`FieldAccess`) |
| 144 | + |
| 145 | +### 2. 闭包环境管理 |
| 146 | + |
| 147 | +#### 环境创建 |
| 148 | +```rust |
| 149 | +// 捕获外部变量 |
| 150 | +let mut closure_env = HashMap::new(); |
| 151 | +let used_vars = self.analyze_lambda_variables(body, params); |
| 152 | +for var_name in used_vars { |
| 153 | + if let Some(value) = self.local_env.get(&var_name).or_else(|| self.global_env.get(&var_name)) { |
| 154 | + closure_env.insert(var_name, value.clone()); |
| 155 | + } |
| 156 | +} |
| 157 | +``` |
| 158 | + |
| 159 | +#### 环境执行 |
| 160 | +```rust |
| 161 | +// Lambda调用时合并环境 |
| 162 | +let mut lambda_env = HashMap::new(); |
| 163 | + |
| 164 | +// 1. 添加闭包变量 |
| 165 | +for (var_name, var_value) in &lambda_ptr.closure_env { |
| 166 | + lambda_env.insert(var_name.clone(), var_value.clone()); |
| 167 | +} |
| 168 | + |
| 169 | +// 2. 添加参数(覆盖同名闭包变量) |
| 170 | +for (param, arg) in lambda_ptr.lambda_params.iter().zip(args.iter()) { |
| 171 | + lambda_env.insert(param.name.clone(), arg.clone()); |
| 172 | +} |
| 173 | +``` |
| 174 | + |
| 175 | +### 3. 类型系统扩展 |
| 176 | + |
| 177 | +#### 数组类型检查 |
| 178 | +```rust |
| 179 | +fn value_matches_type(&self, value: &Value, expected_type: &Type) -> bool { |
| 180 | + match (expected_type, value) { |
| 181 | + (Type::Array(expected_element_type), Value::Array(arr)) => { |
| 182 | + if arr.is_empty() { |
| 183 | + true // 空数组匹配任何数组类型 |
| 184 | + } else { |
| 185 | + // 检查所有元素类型 |
| 186 | + arr.iter().all(|element| self.value_matches_type(element, expected_element_type)) |
| 187 | + } |
| 188 | + }, |
| 189 | + // ... 其他类型匹配 |
| 190 | + } |
| 191 | +} |
| 192 | +``` |
| 193 | + |
| 194 | +## 📊 性能特性 |
| 195 | + |
| 196 | +### 1. 内存效率 |
| 197 | +- **智能捕获**: 只捕获实际使用的外部变量 |
| 198 | +- **值拷贝**: 闭包变量采用值拷贝,避免引用问题 |
| 199 | +- **环境复用**: 高效的环境创建和销毁 |
| 200 | + |
| 201 | +### 2. 执行效率 |
| 202 | +- **编译时分析**: 变量依赖在编译时确定 |
| 203 | +- **类型检查**: 编译时类型验证避免运行时错误 |
| 204 | +- **直接调用**: 函数指针数组支持直接调用语法 |
| 205 | + |
| 206 | +### 3. 开发效率 |
| 207 | +- **语法简洁**: 直观的数组索引调用语法 |
| 208 | +- **自动推断**: 闭包变量自动捕获 |
| 209 | +- **错误提示**: 详细的类型不匹配信息 |
| 210 | + |
| 211 | +## 🧪 测试覆盖 |
| 212 | + |
| 213 | +### 功能测试 |
| 214 | +- ✅ 函数指针数组声明和初始化 |
| 215 | +- ✅ 数组索引访问和直接调用 |
| 216 | +- ✅ Lambda函数指针数组 |
| 217 | +- ✅ 基础闭包变量捕获 |
| 218 | +- ✅ 多变量闭包支持 |
| 219 | +- ✅ 复合表达式解析 |
| 220 | + |
| 221 | +### 边界测试 |
| 222 | +- ✅ 空数组处理 |
| 223 | +- ✅ 数组越界检查 |
| 224 | +- ✅ 类型不匹配错误 |
| 225 | +- ✅ 闭包变量不存在处理 |
| 226 | +- ✅ 参数与闭包变量同名处理 |
| 227 | + |
| 228 | +### 性能测试 |
| 229 | +- ✅ 大型函数指针数组 |
| 230 | +- ✅ 深层嵌套闭包 |
| 231 | +- ✅ 复杂表达式解析 |
| 232 | +- ✅ 内存使用优化 |
| 233 | + |
| 234 | +## 🎯 使用建议 |
| 235 | + |
| 236 | +### 1. 函数指针数组最佳实践 |
| 237 | +```codenothing |
| 238 | +// 推荐:使用有意义的函数名 |
| 239 | +mathOps : []*fn(int, int) : int = [add, subtract, multiply, divide]; |
| 240 | +
|
| 241 | +// 推荐:结合枚举使用 |
| 242 | +ADD : int = 0; |
| 243 | +SUBTRACT : int = 1; |
| 244 | +result : int = mathOps[ADD](10, 5); |
| 245 | +``` |
| 246 | + |
| 247 | +### 2. Lambda闭包最佳实践 |
| 248 | +```codenothing |
| 249 | +// 推荐:明确闭包依赖 |
| 250 | +fn createMultiplier(factor : int) : *fn(int) : int { |
| 251 | + return (x => x * factor); // 清晰的闭包依赖 |
| 252 | +}; |
| 253 | +
|
| 254 | +// 避免:过度复杂的闭包 |
| 255 | +// 复杂逻辑建议使用普通函数 |
| 256 | +``` |
| 257 | + |
| 258 | +### 3. 性能优化建议 |
| 259 | +- 避免在循环中创建大量闭包 |
| 260 | +- 优先使用函数指针而非Lambda(如果不需要闭包) |
| 261 | +- 合理使用函数指针数组替代大量if-else |
| 262 | + |
| 263 | +--- |
| 264 | + |
| 265 | +**CodeNothing v0.5.4 为函数式编程提供了完整而高效的解决方案!** 🚀 |
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