# 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/](ViperOS/)），含 gdt/idt/isr/mm/sched，可在 QEMU 启动
- **自研 Python 解析器** —— [includes/ast/](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/](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/](Test/ZlibTest/)，完整 deflate/inflate/huffman/checksum（~1,900 LOC）
- **Win32 FFI 绑定** —— [includes/w32/](includes/w32/)，file/memory/process/sync/console 全覆盖
- **泛型容器** —— [includes/linkedlist.py](includes/linkedlist.py)，`@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（`.pyi` + `.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](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-project.md](wiki/12-project.md)）
3. **示例**：参考 [Test/](Test/) 下 30+ 测试项目（AstTest/ZlibTest/NoVTableTest/LLvmLiteTest 等）
4. **写第一个程序**：

```python
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](wiki/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](wiki/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](wiki/03-variables.md) | 变量声明与赋值（含 `t.CDefine` 常量） |
| [04-functions.md](wiki/04-functions.md) | 函数定义与调用（含 `t.CExport`、`t.CInline`、`t.CDefine` 函数、`@c.CReturn`） |
| [05-classes.md](wiki/05-classes.md) | 类与数据布局（结构体、联合体、枚举、typedef、位域） |
| [06-oop.md](wiki/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](wiki/07-control-flow.md) | 控制流（条件、循环、match） |
| [08-c-operations.md](wiki/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](wiki/09-exceptions.md) | 异常处理 |
| [10-imports.md](wiki/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](wiki/11-builtins.md) | 内置函数与运算符 |
| [12-project.md](wiki/12-project.md) | 项目配置与构建（增量编译、SHA1 映射） |
| [13-bootstrapping.md](wiki/13-bootstrapping.md) | 自举可行性分析（当前进展、剩余工作、路径规划） |
