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# 10 - 模块与导入系统
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Viper 的模块系统基于 Python 的 `import` 语法，但编译时通过 TransPyC 的符号表和类型系统实现跨模块的类型解析。
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## 导入语法
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### 标准导入
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```python
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import t, c # Viper 内置类型和操作模块
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import asm # 汇编辅助模块
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import string # 字符串操作模块
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```
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### 模块导入
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```python
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import bootinfo
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import intr
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import platform.pch as pch
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import drivers.serial.uart.serial as serial
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```
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### from 导入
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```python
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from stdint import * # 导入所有 stdint 类型别名
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from drivers.video.vesafb.vga import _VGAScreenDriver
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```
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### 相对导入
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```python
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from . import submodule
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from .. import parent_module
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```
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## 特殊模块
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### `t` 模块
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类型定义模块，提供所有 C 类型对应的 Viper 类型。每个 Viper 文件通常都需要导入：
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```python
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import t
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```
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### `c` 模块
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C 语言操作模块，提供指针操作、内联汇编、预处理指令等：
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```python
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import c
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```
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### `asm` 模块
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汇编辅助模块，提供常用汇编指令的封装：
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```python
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import asm
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asm.sti() # __asm__ __volatile__("sti");
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asm.hlt() # __asm__ __volatile__("hlt");
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asm.cli() # __asm__ __volatile__("cli");
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asm.nop() # __asm__ __volatile__("nop");
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asm.BSSClean() # 清零 BSS 段
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```
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### `string` 模块
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字符串/内存操作模块，对应 C 标准库的 `string.h`：
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> string 部分使用 x86_64 专有汇编进行加速，因此某些函数在其它架构可能需要手动重新编写。
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```python
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import string
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string.memset(c.Addr(buf), 0, 64) # memset(&buf, 0, 64);
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string.memcpy(dst, src, size) # memcpy(dst, src, size);
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string.memmove(dst, src, size) # memmove(dst, src, size);
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string.memcmp(a, b, size) # memcmp(a, b, size);
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string.strcmp(a, b) # strcmp(a, b);
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string.strcpy(dst, src) # strcpy(dst, src);
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```
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### `stdint` 模块
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提供 C `stdint.h` 中的类型别名：
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```python
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from stdint import *
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# 提供以下类型别名：
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# UINT8PTR, UINT16PTR, UINT32PTR, UINT64PTR
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# INT8PTR, INT16PTR, INT32PTR, INT64PTR
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# 等等
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```
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### `viperlib` 模块
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ViperOS 标准库，提供常用 C 库函数：
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```python
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import viperlib
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viperlib.snprintf(c.Addr(buf), 64, "value=%d", 42) # snprintf(&buf, 64, "value=%d", 42);
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```
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### `vpsdk` 模块
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> vpsdk 模块 专供于基于 Viper 开发的示例操作系统 ViperOS，不可用于其它平台，且需要特殊配置。
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ViperOS 应用 SDK，提供系统调用和窗口管理：
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```python
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import vpsdk.window as window
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import vpsdk.process as process
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import vpsdk.dynlib as dynlib
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import vpsdk.syscall as syscall
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```
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## 模块解析流程
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### 编译时模块加载
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Viper 的 `import` 是编译时操作，不涉及运行时模块加载。完整的模块解析流程与两阶段编译紧密耦合：
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1. **阶段一**：从入口文件出发，通过 `import` 语句递归发现所有可达的源文件
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2. **阶段一**：对每个源文件生成 `<SHA1>.pyi` 签名存根和 `<SHA1>.stub.ll` LLVM IR 声明
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3. **阶段二**：加载所有 `.pyi` 和 `.stub.ll`，构建共享符号表
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4. **阶段二**：翻译源文件时，通过符号表解析跨模块的类型和函数引用
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5. **阶段二**：将被引用模块的 `.stub.ll` 声明嵌入到生成的 `.ll` 文件头部
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### 类型存根文件（.pyi）
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`.pyi` 文件是模块的声明接口，由 `PythonToStubConverter` 在阶段一生成。存根文件的内容规则：
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| 元素 | 存根表示 |
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|------|---------|
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| `t.CDefine` 常量 | 保留完整定义（含赋值） |
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| `t.CDefine` 函数 | 保留完整函数体 |
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| 普通函数 | 仅签名 + `c.State` |
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| 全局变量 | 添加 `t.CExtern` |
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| 类定义 | 保留成员类型注解和方法签名 |
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存根文件还自动添加宏守卫（`c.CIfndef`/`c.CEndif()`），防止重复包含。
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### SHA1 命名空间与导入
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每个模块的函数和结构体在 LLVM IR 中自动加上 SHA1 前缀，消除跨模块符号冲突。只有标记为 `t.CExport` 的函数保持原始名称。详见 [01-overview.md 中 SHA1 命名空间机制](01-overview.md#sha1-命名空间机制)。
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### 符号表
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所有模块的类型信息统一存储在 `SymbolTable` 中，包含：
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- 结构体/联合体/枚举定义
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- 函数签名
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- 全局变量
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- typedef 别名
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- `t.CDefine` 常量
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### 跨模块类型引用
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```python
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# 在 fat32_types.py 中定义
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class fat32_fileinfo:
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fname: list[t.CChar, 13]
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attr: t.CUInt8T
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file_size: t.CUInt32T
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# 在其他模块中引用
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import fat32_types
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info: fat32_types.fat32_fileinfo
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```
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跨模块引用的结构体在 LLVM IR 中使用 SHA1 前缀的类型名：
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```llvm
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%"<SHA1_of_fat32_types>.fat32_fileinfo" = type { [13 x i8], i8, i32 }
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```
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## 项目 includes 配置
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在 `project.json` 中配置模块搜索路径：
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```json
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{
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"includes": ["../.."],
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"source_dir": "./Kernel"
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}
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```
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编译器会在 `includes` 指定的目录中搜索导入的模块。
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