ShoneSharp语言(S#)的设计和使用介绍系列（4）— 入门概述



ShoneSharp语言(S#)的设计和使用介绍

系列（4）— 入门概述

作者：Shone

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摘要: S#语言演变到如今，其实已经形成比较强的个性了，也有很多利弊。语言的个性是由其语法确定的，S#的基因就是公式系统，其设计、表达和核心库在各种语言比较中绝对算的上是一流的，已支持近3800个函数或属性或方法调用。

前面几篇博文发布后我发现各种搜索引擎很难索引到S#，应该是把#看成了特殊符号，因此我把标题改成“ShoneSharp语言(S#)的设计和使用介绍系列”，同时也突出了本系列还将介绍S#的语言设计过程与相关考量，可供语言设计爱好者参考。

今天开始就进入正题，对S#语言本身进行抽丝剥茧，详细介绍。

一、S#语言观

编程语言是人设计和使用的，因此不可避免也反应了人性，肯定会带有某些主观偏好和执念。有人的地方就有江湖，不同民族也有不同方言，可见编程语言的多样性也是必然。物以类聚，人以群分，持有类似编程语言观点的人在一起交流也会比较融洽，不过也没有必要党同划异、争论不休。

个人认为没有一种编程语言是完美的。每种语言都在走平衡木，在机器理性与人类感性世界里徘徊，在运行性能与开发效率中摇摆，在科学理论与工程现实夹缝中求生。

S#语言的开发不是为了替代谁谁，也不是为了显摆和牛逼，他是Shone个人爱好和探索的产物，也是语言自身不断进化的结果。S#语言演变到如今，其实已经形成比较强的个性了，要添加新的功能特性，很多情况下会产生排斥反应。

S#语言也有很多利弊。比如其特色是追求强大的表达能力，但是会牺牲一些运行性能；解析运行一体化很好，但是肯定不利于大规模程序的调试；万物皆树结构很酷，但是会多消耗一些内存。

S#语言不是大规模系统开发语言，但也是一种颇具特色的领域语言，因为他一开始就在内核层面支持二维三维的几何类型，因此天生就适用于表达图形，特别是参数化的矢量图形。

总之天下语言千千万，哪里有需求，哪个语言更适用就用那个。比如编写驱动程序肯定选C++/C/汇编，开发企业应用首选Java/.NET，Web应用就更多了。本人平时也还是使用C#做开发，定制图形系统时专门使用S#，公开S#也是想看看是不是有可能更多类似领域的应用，比如Grassshop、Dynamo等等。JavaScript一开始也只是浏览器语言，现在不也通过Node扩展到了服务器端了。

二、S#符号系统

编程语言其实就是个处理符号的系统，横看成岭侧成峰，远近高低各不同。

从不同角度和层次，S#语言都是进行了精心设计。

• 从机器角度看：S#处理的是数据，一切都是二进制符号，这是最原始的数据；
• 从用户角度看：S#处理的是字符，一切都是字节符号，开始有编码含义；
• 从词法层次看：S#处理的是单词，一切都是词法符号，开始有分词含义；
• 从语法层次看：S#处理的是节点，一切都是语法符号，开始有组合含义；
• 从语义层次看：S#处理的是标记，一切都是语义符号，开始有上下文含义；
• 从运行层次看：S#处理的是求值，一切都是信息符号，最终获得有意义的数据。

S#语言开始处理的是数据，最终获得的也是数据，从而形成周而复始的闭环。而其中处理的过程，其实就是数据变成信息的过程，也就是从没有意义的数据，变成有指定意义的数据（即信息）。

三、S#公式系统

语言的个性是由其语法确定的。S#从2007年开始开发，最初主要用于进行式解析，后面扩展支持了语句以及类，变成了全功能语言，但是在实现上其实公式系统和语句系统的表达能力是等价的，只是语法差异而已。

S#的基因就是公式系统。了解和学习S#，必然从基础的公式系统入手。这里自吹一句，S#公式系统的设计、表达和核心库在各种语言比较中绝对算的上是一流的，已支持近3800个函数或属性或方法调用，大家估算一下其开发工作量，可以用人年计算了。

S#公式由各种数据类型的常量、变量、运算符、函数、属性、方法等组合而成，并可以解析并计算得到一个相应数据类型的结果值，从而建立起变量和对象之间的逻辑依赖关系，确保在变量发生变化时相应的对象可以保持联动更新。

由于常量、运算符、函数、属性、方法数量很多，每个符号解释可以在编辑器软件中查阅，本文主要概述其含义、用途和方法，方便大家入门。后续章节还会逐一详解。

1） 类型

类型用于对各种不同数据进行分类，是S#公式进行解析和计算的基本要素。

S#语言支持的基础数据类型有如下几大类。

数值（即C#的double）：用于表示整数或实数值，如10、25.32等。

字符串（即C#的string）：用于表示文本内容，如"S#公式是很有特色"等。

布尔值（即C#的bool）：用于表示是/否两种状态，如true、false等。

数组（即C#的类型化数组，如double[], string[], bool[]等）：由相同类型的数据元素组成的一个数据序列，每种数据类型都可以有相应类型的数组。最常用的数组是数值数组如[10,20]，还可以有其他的字符串数组如["红色","黄色","蓝色"]等。

列表（即C#的object[]的包装类）：由相同或不同类型的数据元素组成的一个数据集合，集合中既可以包含基本数据、也可以包含数组、还可以包含其他列表，从而形成更加复杂的层级式数据结构，如{10,25.32,true,false,[10,20],["红色","黄色", "蓝色"],{1,2,{3,4}}}。

数据表（即C#的Dictionary<string,string>的包装类）：其他语言也叫字典、或哈希表、或键值表，也是一种列表，只不过其中数据可以通过字符串直接索引。例如{A=5, B=[1,2], C={10,20,30}}。

二维几何：常用的有二维点如(10,10)、二维向量如<10,5>、二维线形如path(0,0,0,50,0,100,30)等。

三维几何：常用的有三维点如(10,10,5)、三维向量如<10,5,5>、三维面如plane3d((0,0,0),<1,1,1>)、道路中心线如roadway({[0,0,0,0,210], [195.535,141.294,124.927,210,0]},{[0,0,0],[195.535,30,0]},true,10,0,0,0)等。

2）常量

常量是系统预先定义的一些数值，如PI对应数值是3.1415926535897931。

大部分常量的表达和含义与C#相同，这是S#语言的偏好。

常量可以在编辑器中手工直接输入，也可以通过Ctrl+J组合键下拉选择框输入。

                       

另外“常量”主菜单中还提供了常用π , ε , ｅ , ∞ , true , false等符号的快捷输入。

 

3）变量

变量命名规则与各种程序语言类似，也是由字母、数字或_组合而成首字非数字的字符序列，如h1，width等。建议首字母采用小写，名称尽量精简而有含义，便于在建模过程中记忆和使用。变量有其相应的作用范围，即不同层级的变量只能在相应层级的定义范围内引用。

S#语言的默认定义范围偏好是：上级定义的变量对象可以被后续所有子级的对象引用，而在有重名变量时子级就近优先。

变量可以在编辑器中手工直接输入，也可以通过Ctrl+J组合键下拉选择框输入。

 

4）运算符

运算符是公式的基本表达方式，通过运算符可以对数值、常量、变量和子公式进行计算求值。常用的运算符有+-*/等，如(2*a+5*b)/c-10。

大部分运算符的表达和含义与C#相同，这是S#语言的偏好。

运算符通常由1～2个简单符号组成，可以在编辑器中手工直接输入。

S#支持在二位编辑页面中把公式展开并转换为可视化层次结构，从而让对应的运算符含义和公式逻辑结构更加直观，接近于科技论文中的数学公式表达方式。

 

5) 函数

函数调用是S#公式使用最为广泛的表达方式，其基本格式是：函数名称(参数,…)。其中每个参数又可以是一个子公式，从而可以形成更加复杂的公式嵌套结构。最常用的函数是数值函数，如sin(30)就是求正弦函数值。

大部分数值运算是通过小写函数调用，这是S#语言的偏好。

函数调用可以在编辑器中手工直接输入，也可以通过Ctrl+J组合键下拉选择框输入。注意在下拉选择框中输入字符时将自动高亮到最先匹配的条目，这时按下ESC键放弃，按下回车键则自动补全完整的函数名，而按下TAB键则自动补全完整的函数调用示例。如输入log后按TAB键则自动补全为log(10,2)，然后再回过来修改参数，这对于有多个参数的函数可以减少记忆和输入的工作量。

 

S#除了各种语言都支持的一般函数意外，还支持功能更强大如几何函数、高级函数、函数定义等，其使用更复杂也更灵活，放在后续介绍。

6）属性

属性是面向对象的表达方式之一，可以方便表达被调用对象的各种相关信息，其基本格式是：对象.属性名称。

例如[10,20,30,40,50].Count表达的就是数组[10,20,30,40,50]的计数信息，计算结果为5。有的语言也可以采用函数替代属性如count([10,20,30,40,50])，但输入明显更加繁琐一点。

属性写法可以形成很有特色的链式写法，如A.B.C….，一直点下去，这也是S#语言的偏好。

属性调用虽然可以在编辑器中手工直接输入，但更常用的方法是通过按.键或Ctrl+J组合键下拉选择框输入。在下拉选择框中输入字符时将自动高亮到最先匹配的条目，这时按下ESC键放弃，按下回车键或TAB键则自动补全完整的属性名。

 

7）方法

方法也是面向对象的表达方式之一，可以方便表达针对被调用对象的各种操作，其基本格式是：对象.方法名称(参数,…)。

例如[10,20,30,40,50].Sub(2)表达的就是从数组[10,20,30,40,50]的索引2位置开始提取子数组，计算结果为[30,40,50]。有的语言也可以采用函数替代方法如sub([10,20,30,40,50],2)，但输入会更加繁琐一点。

方法写法可以形成很有特色的链式写法，如A.B().C()….，一直点下去，这也是S#语言的偏好。

方法调用虽然可以在编辑器中手工直接输入，但更常用的方法是通过按.键或Ctrl+J组合键下拉选择框输入。与函数输入一样，在下拉选择框中输入字符时将自动高亮到最先匹配的条目，这时按下ESC键放弃，按下回车键或TAB键则自动补全完整的方法名，而按下TAB键则自动补全完整的方法调用示例。