Flux 语言

一门以热重载为核心的编程语言，支持持久化状态、模块隔离、监督式崩溃恢复，以及可选的字节码虚拟机。

使用 约 5,000 行 C++17 构建，除 pthreads 外无任何外部依赖。

Flux 不是脚本语言。 它拥有完整的 HM 类型推断系统、字节码编译器与栈式虚拟机、多层 IR 优化管线（HIR → MIR → JIT/Codegen）、模块隔离与监督式崩溃恢复，以及完整的工具链（类型检查器、格式化器、包管理器、LSP、调试器）。热重载是设计选择，而非能力上限。

快速开始

# 构建
cd flux && mkdir -p build && cd build
cmake .. && cmake --build . -j$(nproc)

# 运行脚本（带热重载文件监听）
./flux examples/hello.flux

# 单次运行（不启动监听）
./flux run examples/hello.flux

# 交互式 REPL
./flux

你好，Flux

var name = "World"
print("Hello, \(name)!")

func factorial(n) {
    if n <= 1 { return 1 }
    return n * factorial(n - 1)
}
print("10! = \(factorial(10))")

语言亮点

变量、常量与类型

var x = 42                    // 自动推断
var name: String = "Flux"     // 类型标注
conf MAX = 100                // 常量（运行时只读）
lock RATE = 0.05              // AI 保护变量（运行时不可修改）
var nums = [1, 2, 3, 4, 5]   // 数组
var m = Map()                 // 哈希表

控制流

if x > 0 { print("positive") } else { print("non-positive") }

while i < 10 { i = i + 1 }

for n in range(5, 10) { print(n) }     // 5, 6, 7, 8, 9
for c in "hello" { print(c) }          // h, e, l, l, o

// break & continue
while true {
    if done { break }
    if skip { continue }
}

// 三目运算符
var label = x > 100 ? "big" : "small"

枚举（仅允许自然数值）

enum Direction {
    North = 0,
    South = 1,
    East = 2,
    West = 3
}
var heading = Direction.North

结构体与接口

var Shape: interface = { func area() }

var Circle = Shape {
    radius: 1,
    func area() { return 3.14159 * self.radius * self.radius }
}

var c = Circle(radius: 5)
print(c.area())   // 78.54

带持久化状态的模块 — 状态在热重载后依然保留

module Counter {
    persistent { count: 0 }
    func increment() { state.count = state.count + 1 }
    func getValue()  { return state.count }
}

Counter.increment()
print(Counter.getValue())

监督式崩溃恢复

@supervised(restart: .always, maxRetries: 3)
module PaymentService {
    func charge(amount) {
        if amount < 0 { panic("negative amount") }
    }
}

线程池并发

@threadpool(name: "cpu-pool", size: 4)

@concurrent(pool: "cpu-pool")
module ImageProcessor {
    func resize(w, h) { return w * h }
}

var future = ImageProcessor.resize.async(1920, 1080)
var result = future.await()

数组与拼接

var a = [1, 2, 3]
var b = [4, 5, 6]
var c = a + b              // [1, 2, 3, 4, 5, 6]
a.push(99)                 // [1, 2, 3, 99]
print(a.len())             // 4

AI 原生类型（specify）

var validator = specify {
    intent: "验证用户支付数据的合法性",
    input: "amount: Int, currency: String",
    output: "Bool",
    constraints: ["amount > 0", "currency in [USD, EUR, CNY]"],
    examples: ["amount=100 currency=USD -> true"]
}

Specify.describe(validator)   // 人类可读摘要
Specify.schema(validator)     // 结构化 Map
Specify.validate(validator, input)  // true/false

标准库

File.write("/tmp/out.txt", "hello\n")
var content = File.read("/tmp/out.txt")

var obj = Json.parse("{\"x\": 1}")
print(Json.pretty(obj))

Http.download("https://example.com/file.bin", "/tmp/file.bin")

var t0 = Time.now()
Time.sleep(100)
print("elapsed: \(Time.diff(t0, Time.now())) ms")

工具链

命令	描述
`flux <file>`	以热重载模式运行（文件监听）
`flux dev <file>`	开发模式 — 热重载 + 文件监听
`flux run <file>`	单次运行
`flux --vm <file>`	使用字节码虚拟机运行
`flux check <file>`	仅进行类型检查
`flux fmt <file>`	格式化源码并输出到标准输出
`flux fmt -w <file>`	原地格式化
`flux repl`	支持多行与历史记录的 REPL
`flux compile <file>`	编译为原生二进制文件（x86_64、arm64、riscv64）
`flux profile <file>`	以性能分析模式运行所有函数

包管理器

flux new myapp          # 创建项目并生成 flux.toml
flux add mathlib        # 添加依赖
flux install            # 安装所有依赖
flux build              # 构建并运行
flux publish            # 发布到本地仓库

AI 友好工具链

Flux 为 AI Agent 工作流提供一等支持，所有输出均可结构化：

命令	描述
`flux check <file> --json`	类型检查，JSON 格式输出错误
`flux inspect <file>`	列出符号、签名和合约（人类可读）
`flux inspect <file> --json`	同上，JSON 格式
`flux eval "<code>" --json`	执行代码片段，返回 JSON 结果

specify — 结构化规格声明

将意图、约束和示例声明为一等值：

var paymentValidator = specify {
    intent: "验证用户支付数据的合法性",
    input: "amount: Int, currency: String",
    output: "Bool",
    constraints: ["amount > 0", "currency in [USD, EUR, CNY]"],
    examples: ["amount=100 currency=USD -> true"]
}

Specify.describe(paymentValidator)  // 人类可读摘要
Specify.schema(paymentValidator)    // 结构化 Map
Specify.intent(paymentValidator)    // → "验证用户支付数据的合法性"
Specify.validate(paymentValidator, input)  // → true/false

合约设计 — requires / ensures

func divide(a, b)
requires { b != 0 }
ensures  { result != null }
{
    return a / b
}

AI Agent 可通过 flux inspect --json 发现合约，无需解析源码。

功能状态

编号	功能	描述	状态
H	语言核心	数组、字符串插值 `\()`、for-in、break/continue、三目运算、方法调用	已完成
I	标准库	文件 IO、JSON、HTTP、Time、Map	已完成
G	字节码虚拟机	28 条指令的栈式虚拟机，`--vm` 标志	已完成
J	工具链	`check` / `fmt` / `run` / REPL / VSCode 扩展	已完成
K	并发	线程池、`@concurrent`、`.async()` / `.await()`、通道	已完成
L	包管理器	`flux.toml`、依赖解析、本地仓库	已完成
v1	规范 v1.0	结构体、接口、`func`、区间、`exception`	已完成
v2	常量与枚举	`conf` 常量、`enum` 自然数枚举	已完成
v2	执行前检查	接口完整性验证、枚举值验证	已完成
v2	AI 原生类型	`specify` 声明、`Specify.validate/describe/schema`、合约编程	已完成
v2	原生编译	`flux compile` 编译为 x86_64/arm64/riscv64 二进制、`flux profile`	已完成
M	自举	用 Flux 编写的字节码编译器 + VM（27 项测试）	已完成
N	地址操作	指针解引用 `ptr[i]` 读写、MIR DerefLoad/DerefStore	已完成
O	FluxOS	裸机 x86 微内核：VGA 显示、键盘输入、Shell、命令历史	已完成

设计哲学 — 为什么不用 Rust / C++？

Flux 不是系统编程语言。每一项"缺失"的特性，都是为热重载优先的开发体验做出的有意取舍。完整对比见 docs/design-comparison.md。

设计选择	Rust / C++	Flux	原因
类型系统	静态类型、泛型 / 模板	动态类型 + HM 推断（不暴露 `<T>` 语法）	更快的保存→生效循环；类型复杂度对用户透明
内存管理	所有权 / RAII	GC（shared_ptr + 循环检测）	热重载场景下 GC 开销远小于借用检查的编译成本
并发模型	无 GIL，真并行	GIL + 线程池 + 通道	GIL 从结构上消除数据竞争；I/O 并行不受影响
错误处理	`Result<T,E>` / 异常	`exception` + `default` + `@supervised`	错误在模块边界隔离；supervisor 自动恢复
多态	Trait / 虚函数	鸭子类型 interface	无需 `impl` 样板代码；对热重载友好
分支匹配	`match` / `switch`	`if value { else: pattern { } }`	覆盖值匹配场景；持久化状态处理状态机
AI 集成	外部工具 / 提示词	`specify` 一等类型 + `flux inspect --json`	合约与意图是语言的一部分，而非注释
开发反馈	修改 → 编译 → 运行	修改 → 保存 → 立即生效	Flux 存在的理由

项目结构

Flux/
├── flux/                       # 语言实现
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── src/
│   │   ├── main.cpp            CLI 入口
│   │   ├── token.h             TokenType 枚举（关键字、运算符、字面量）
│   │   ├── lexer.h/.cpp        词法分析器（字符串插值，所有词法单元）
│   │   ├── parser.h/.cpp       递归下降解析器
│   │   ├── ast.h               33 种 AST 节点类型
│   │   ├── typechecker.h/.cpp  类型推断与标注检查
│   │   ├── interpreter.h/.cpp  树遍历解释器（热重载，模块）
│   │   ├── compiler.h/.cpp     AST → 字节码编译器
│   │   ├── vm.h/.cpp           基于栈的字节码虚拟机
│   │   ├── stdlib.cpp          File, Json, Http, Time, Chan, Math, Specify
│   │   ├── concurrency.h       GIL + 线程安全
│   │   ├── threadpool.h        线程池与溢出策略
│   │   ├── formatter.h         AST → 源码美化输出
│   │   ├── watcher.h/.cpp      inotify 文件监听
│   │   ├── toml.h              零依赖 TOML 解析器
│   │   ├── pkgmgr.h/.cpp      包管理器
│   │   ├── lsp.h               Language Server Protocol 支持
│   │   ├── debugger.h          调试器（断点、单步、查看）
│   │   ├── profiler.h          性能分析器
│   │   ├── gc.h                垃圾回收器
│   │   ├── hir.h / mir.h       高级/中级 IR 优化管线
│   │   ├── jit.h               JIT 编译器
│   │   ├── codegen.h           原生代码生成
│   │   └── fluz.h              二进制格式保护（.fluz）
│   └── examples/               22 个示例脚本（含自举编译器）
├── vscode-flux/                VSCode 扩展（语法、代码片段、折叠）
├── Flux Language Spec.docx     语言规范文档
└── README.md                   ← 英文版

参见 flux/README.md 获取详细文档，包括字节码指令集、格式化器内部实现、REPL 命令以及包管理器架构。

构建要求

C++17 编译器（GCC 7+ / Clang 5+）
CMake 3.16+
pthreads（用于文件监听与并发）

许可证

请参阅仓库获取许可证信息。

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