TransPyC

TransPyC 是一种基于 Python 语法的系统级编程语言编译器，将 Python 子集（通过 t/c 模块类型注解赋予 LLVM 语义）编译为原生机器码。它不是 Python 的子集，也不是 C 的语法糖——它拥有独立的类型系统、两阶段编译模型和 SHA1 命名空间机制，适用于操作系统内核、嵌入式系统、驱动程序等底层开发场景。

能力证明

TransPyC 已用自身实现以下组件，证明其作为系统级语言的成熟度：

• ViperOS —— 真实操作系统内核（ViperOS/），含 gdt/idt/isr/mm/sched，可在 QEMU 启动
• 自研 Python 解析器 —— includes/ast/（4,176 LOC），用 TransPyC 自己写的词法+语法+AST，覆盖 CPython 几乎全部语法
• 自研 LLVM IR 生成库 —— includes/llvmlite/（~1,500 LOC），用 TransPyC 自己写的 IR 文本生成器，18/18 测试通过
• zlib 移植 —— Test/ZlibTest/，完整 deflate/inflate/huffman/checksum（~1,900 LOC）
• Win32 FFI 绑定 —— includes/w32/，file/memory/process/sync/console 全覆盖
• 泛型容器 —— includes/linkedlist.vp，@t.NoVTable + PEP 695 递归泛型继承 class GNode(GSListNode[GNode])

核心设计理念

• Python 语法，LLVM 语义：源文件是合法的 Python 语法，但通过 t 模块类型注解赋予 LLVM 级别的语义
• 类型注解即编译指令：类型注解决定 LLVM IR 的生成，不是可选的提示
• 两阶段编译：先提取声明接口（.vpi + .stub.ll），再翻译源文件为含代码的 .ll
• SHA1 命名空间：每个源文件按内容 SHA1 哈希命名，自动消除跨模块符号冲突
• 零运行时开销：编译为原生代码，无 GC、无解释器、无虚拟机

自举进展

TransPyC 正在追求完全自举——用 TransPyC 重写 TransPyC 编译器自身。当前状态：

• ✅ 前端：includes/ast/ 已替代 Python ast 模块依赖
• ✅ 后端：includes/llvmlite/ 已替代 Python llvmlite 依赖
• ⏳ 中间层：lib/core（~20K LOC）待用 TransPyC 重写

详见 wiki/13-bootstrapping.md。

模块总览

Viper 语言通过两个核心模块提供类型和操作支持：

模块	用途	导入方式
t	类型定义系统	import t
c	C 语言操作指令	import c

快速上手

1. 环境：Python 3.12+、LLVM（llc/clang）、Windows（当前主平台）
2. 构建项目：在项目目录运行 python ../Projectrans.py build（详见 wiki/12-compilation-system.md）
3. 示例：参考 Test/ 下 30+ 测试项目（AstTest/ZlibTest/NoVTableTest/LLvmLiteTest 等）
4. 写第一个程序：

import t, c
from stdint import *
import stdio

def main() -> CInt | CExport:
    stdio.printf("Hello, Viper!\n")
    return 0

文档索引

文件	内容
01-overview.md	语言概述、两阶段编译流程、SHA1 命名空间、t.CDefine/t.CExport/t.CInline 深度解析
02-type-system.md	类型系统（基本类型、指针、数组、结构体、联合体、枚举、typedef、__attribute__）
03-variables.md	变量声明与赋值（含 t.CDefine 常量）
04-functions.md	函数定义与调用（含 t.CExport、t.CInline、t.CDefine 函数、-> tuple[...] 多返回值）
05-classes.md	类与数据布局（结构体、联合体、枚举、typedef、位域）
06-oop.md	面向对象与运算符重载（@t.Object、@t.CVTable、@t.NoVTable、继承、dunder 方法）
07-control-flow.md	控制流（条件、循环、match）
08-c-operations.md	C 语言操作（指针、内联汇编、FFI 外部函数声明、LLVM IR 内联）
09-exceptions.md	异常处理
10-imports.md	模块与导入系统（存根生成、SHA1 命名空间与导入）
11-builtins.md	内置函数与运算符
12-compilation-system.md	编译系统（流水线、工程配置 project.vpj、viperbuild 元编程）
13-bootstrapping.md	自举可行性分析（当前进展、剩余工作、路径规划）