华为仓颉编程语言观感

花了半天时间，对华为新出的仓颉编程语言做了简单的了解，整体观感如下：

• 仓颉语言看起来是一门大而全的语言，吸纳了现存的很多中编程语言的范式和语法。
• 语法非常像Swift，有些语法又有rust的影子；
• 静态类型语言，但编译为二进制可执行文件，无虚拟机。并发、垃圾回收与内存管理模块与java类似；
• 支持声明式UI语法，类似于现在ArkUI使用的ArkTS语法，估计以后HarmonyOS的开发语言会从ArkTS转化为仓颉。

相似点（主要与Swift进行对比）

• 类型扩展

  1. 添加函数 (swift包含)

     仓颉：
     extend String { func printSize() {print(this.size)}
     }"123".printSize() // 3

     Swift:
     extension String {func printSize() {print(self.size)}
     }"123".printSize() // 3
     

  2. 添加属性 (swift不包含)

  3. 添加操作符重载 (swift包含)

     仓颉：
     struct Point {let x: Intlet y: Intinit(x: Int, y: Int) {...}operator func +(rhs: Point): Point {return Point(this.x + rhs.x,this.y + rhs.y)}
     }let a: Point = ...
     let b: Point = ...
     let c = a + b
     

     Swift：
     struct Point {let x: Intlet y: Intinit(x: Int, y: Int) {self.x = xself.y = y}static func +(lhs:Point, rhs: Point) -> Point {return Point(x:lhs.x + rhs.x,y: lhs.y + rhs.y)}
     }let c: Point = Point(x: 1, y: 1)
     let d: Point = Point(x: 2, y: 2)
     let e = c + d

  4. 实现接口 (swift包含)

     仓颉：
     sealed interface Integer {}extend Int8 <: Integer {}
     extend Int16 <: Integer {}
     extend Int32 <: Integer {}
     extend Int64 <: Integer {}let a: Integer = 123 // ok
     

     Swift:
     protocol Integer {}extension Int8 : Integer {}let a :Integer = Int8(123)

• 代数数据类型和模式匹配

  仓颉中的枚举定义与使用：enum BinaryTree {| Node(value: Int, left: BinaryTree, right: BinaryTree)| Empty
  }func sumBinaryTree(bt: BinaryTree) {match (bt) { //match关键字实际是rust语言中的模式匹配关键字。case Node(v, l, r) => v + sumBinaryTree(l) + sumBinaryTree(r)case Empty => 0}
  }
  

  Swift中的枚举定义与使用：indirect enum BinaryTree {case Node(value: Int, left: BinaryTree, right: BinaryTree)case Empty
  }func sumBinaryTree(bt: BinaryTree) -> Int {switch bt {case .Node(let value, let left, let right):return value + sumBinaryTree(bt: left) + sumBinaryTree(bt: right)case .Empty:return 0}
  }

• 泛型
  泛型函数的声明方式几乎一样，尤其是针对泛型类型T的限制，两者都使用where关键字。

  仓颉：
  func lookup<T>(element: T, arr: Array<T>): Bool where T <: Equatable<T> {for (e in arr){if (element == e){return true}}return false
  }
  

  Swift:
  func lookup<T>(element: T, arr: Array<T>) -> Bool where T : Equatable {for e in arr {if (element == e){return true}}return false
  }
  

• 命名参数&参数默认值

  仓颉：
  func dateOf(year!: Int64, month!: Int64, dayOfMonth!: Int64, timeZone!: TimeZone = TimeZone.Local) {}dateOf(year: 2024, month: 6, dayOfMonth: 21) // ok
  dateOf(year: 2024, month: 6, dayOfMonth: 21, timeZone: TimeZone.UTC) // ok

  Swift:
  func dateOf(year: Int64, month: Int64, dayOfMonth: Int64, timeZone: TimeZone = TimeZone.current) {}dateOf(year: 2024, month: 6, dayOfMonth: 21) // ok
  dateOf(year: 2024, month: 6, dayOfMonth: 21, timeZone: TimeZone.gmt) // ok
  

• 尾随lambda（trailing lambda）

  仓颉：
  func unless(condition: Bool, f: ()->Unit) {if(!condition) {f()}
  }int a = f(...)
  unless(a > 0) {print("no greater than 0")
  }
  

  Swift:
  func unless(condition: Bool, f: () -> Void) {if !condition {f()}
  }unless(condition: true) {print("no greater than 0")
  }

• 属性
  属性的get/set配置。

  仓颉：
  x和y是只读的，只有get实现，而color则是可变的，用mut prop修饰，同时具有get和set实现。
  class Point {private let _x: Intprivate let _y: Intprivate var _color: Stringinit(x: Int, y: Int, color: String) {...}prop x: Int {get() {Logger.log(level: Debug, "access x")return _x}}prop y: Int {get() {Logger.log(level: Debug, "access y")return _y}}mut prop color: String {get() {Logger.log(level: Debug, "access color")return _color}set(c) {Logger.log(level: Debug, "reset color to ${c}")color = c}}
  }main() {let p = Point(0, 0, "red")let x = p.x // "access x"let y = p.y // "access y"p.color = "green" // "reset color to green"
  }
  

  Swift:
  x和y是只读的，只有get实现，而color则是可变的，同时具有get和set实现。
  class Point2 {private let _x: Intprivate let _y: Intprivate var _color: Stringinit(_ x: Int, _ y: Int,_ color: String) {self._x = xself._y = yself._color = color}var  x: Int {get {return _x}}var y: Int {get {return _y}}var color: String {get {return _color}set(c) {_color = c}}
  }let p = Point2(0, 0, "red")p.x = 100 //errorlet x = p.x // "access x"let y = p.y // "access y"p.color = "green" // "reset color to green"

• 空引用安全

  在仓颉中，对于任意类型T，都可以有对应的可选类型Option。具有Option类型的变量要么对应一个实际的具有T类型的值v，因此取值为Some(v)，要么具有空值，取值为None。

  可选类型（Option）是一种 enum 类型，是一个经典的代数数据类型，表示有值或空值两种状态。
  在Swift，用来表示变量可空的关键字为Optional.

  仓颉：
  var a: ?Int = None
  a?.toString() // None
  a ?? 123 // 123
  a = Some(321)
  a?.toString() // Some("321")
  a ?? 123 // 321
  

  Swift:
  var f: Int? = nil
  print(f) //nil
  print(f ?? 123) // 123
  var g = Optional(321)
  print(g) //Optional(321)
  print(g ?? 123) // 321
  

• 值类型
  仓颉和Swift都使用struct来实现用户自定义的值类型。

  仓颉：
  struct Point {var x: Intvar y: Intinit(x: Int, y: Int) { ... }...
  }var a = Point(0, 0)
  var b = a
  a.x = 1
  print(b.x) // 0
  

  Swift:
  struct Point {var x: Intvar y: Intinit(x: Int, y: Int) { self.x  = xself.y = y}}var a1 = Point3(x:0,y: 0)
  var b1 = a1
  a1.x = 1
  print(b1.x) // 0
  

• 宏

  仓颉：
  定义一个名为 DebugLog 的宏：
  public macro DebugLog(input: Tokens) {if (globalConfig.mode == Mode.development) {return quote( println( ${input} ) )}else {return quote()}
  }
  使用 DebugLog 宏：
  @DebugLog( expensiveComputation() )
  

  Rust:
  use proc_macro;#[some_attribute]
  pub fn some_name(input: TokenStream) -> TokenStream {
  }
  

• Actor

  使用更简洁的语法来实现异步编程、并发编程中的数据竞争问题。

  仓颉：
  actor Account {instance var balance: Int64init (x: Int64) { this.balance = f1() }instance func performWithdraw(amount: Int64): Unit {balance -= amount}receiver func withdraw(amount: Int64): Bool {if (this.balance < amount) {return false} else {this.performWithdraw(amount);return true}}
  }
  

  Swift:
  注意：这段代码是来自于Swift的官方文档。仓颉的文档示例与swift的文档示例代码基本是一致的，看来仓颉语言应该是参考了Swift语言不少的东西。
  actor Account {var balance: Int = 20// current user balance is 20// ...func withdraw(amount: Int) {guard balance >= amount else {return}self.balance = balance - amount}
  }
  

• 可变性修饰符
  可变性修饰符：let 与 var，分别对应不可变和可变属性，

不同点

• 垃圾收集方案

  仓颉使用追踪式垃圾回收，类似于java中的基于可达性分析的垃圾回收算法；Swift使用引用计数法。（Swift有weak关键字）

亮点

• 管道（Pipeline）操作符

  func double(a: Int) {a * 2
  }func increment(a: Int) {a + 1
  }double(increment(double(double(5)))) // 425 |> double |> double |> increment |> double // 42
  

• 类型扩展可添加属性

• try-with-resources
  该特性应该借鉴自java.

  try (input = MyResource(),output = MyResource()) {while (input.hasNextLine()) {let lineString = input.readLine()output.writeLine(lineString)}
  }
  

• 溢出检查
  这个机制使得大多数时候，整数溢出都会及时被感知，避免造成业务隐患。

  @OverflowWrapping
  func test(x: Int8, y: Int8) { // if x equals to 127 and y equals to 3let z = x + y // z equals to -126
  }
  

• 并发编程

  1. 线程创建简单且占用内存量小。使用Spawn关键字来创建新线程。

     func fetch_data(url: String) {let response = http_get(url)process(response)
     }main() {let urls = ["https://example.com/data1", "https://example.com/data2", ...]let futures = ArrayList<Future<Unit>>()for (url in urls) {let fut = spawn { fetch_data(url) }  // 创建仓颉线程进行网络请求futures.append(fut)}for (fut in futures) {  // 等待所有仓颉线程完成fut.get()}
     }
     

  2. 无锁并发对象。
     运行时库提供了一系列的原子操作对象，尽量让开发者少使用互斥量或者锁来实现线程安全。同时提供的这些原子操作对象，针对多线程操作做了优化，其效率比单纯使用互斥量要高得多。