Franz

Franz 是什么？

Franz 是一种高级、函数式、解释型、动态类型、通用的编程语言，语法简洁且标准库内容丰富。其核心目标是支持函数式编程模式，同时提供管理副作用和可预测执行的工具。

该项目被定位为面向原型的语言，支持能力安全的副作用和确定性重放，包括“严格无副作用”（明确注明 IO 例外）。它还提供了通过 LLVM IR 从源代码到原生可执行文件的路径。

主要特性

• 函数式核心与面向原型对象：采用小型函数式基础加上面向原型对象来建模行为，同时保持语言以函数式构造为中心。
• 能力安全副作用与确定性重放：设计用于帮助本地化和控制从导入的 Franz 文件中产生的副作用。
• 严格无副作用（IO 表例外）：语言模型被描述为避免副作用，仅明确提及 IO 机制作为例外。
• 通过 LLVM IR 进行原生编译：支持使用 LLVM IR 直接编译为原生可执行文件。
• 列表字面量和 LLVM 列表操作：包含列表字面量语法如 [1, "hello", 3.14] 和嵌套列表，以及 head、tail、cons、empty?、length、nth 和 is_list 等操作。
• 针对常见类型编译的比较和数学原语：提供针对整数、浮点数和字符串的相等/排序运算符（is、less_than、greater_than），以及 remainder、power、random、floor、ceil、round、abs、min、max 和 sqrt 等数学函数。
• 控制流和模式式条件：提供 if/when/unless 构造和用于模式匹配式多路分支的“cond 链”。
• 词法作用域与基于快照的闭包：实现词法作用域，闭包捕获定义时环境中的变量；支持任意深度的嵌套闭包。
• 针对导入代码的能力型沙箱：通过 use_with() 实现沙箱执行模式，并通过 use_as() 和点标记法实现副作用本地化（详见仓库文本）。

如何使用 Franz

1. 克隆或打开 Franz 仓库，查看随附的 README.md 和示例文件（例如 examples/mult-table.franz 和 examples/game-of-life.franz）。
2. 查看文档中引用的标准库模块（String、Math、List、Func），了解可用的内置函数和列表/列表组合子操作。
3. 按照仓库文本中展示的词法作用域和闭包模式，验证闭包如何捕获变量以及嵌套闭包的行为。
4. 运行仓库提供的脚本，执行实现和冒烟测试（仓库提及的 bash 脚本如 scripts/run-comparison.sh 和自动化冒烟测试）。

使用场景

• 使用函数式列表处理构建数据转换代码：使用列表字面量和列表操作（例如仓库文本中展示的 map 式模式，以及 head/tail/nth 等列表辅助函数）来处理结构化数据。
• 使用条件链实现多分支逻辑：当需要根据整数/浮点数/字符串比较或守卫路由逻辑时，使用 cond 链进行模式式分支。
• 使用闭包编写高阶代码：将“Func 模块”组合子（如 compose2、apply 和 apply_twice）与基于快照的闭包一起使用，构建可重复使用的函数式组件。
• 在小型程序中演示可预测的作用域：使用词法作用域和任意深度的嵌套闭包，构建捕获变量在调用间保持稳定的程序。
• 通过原生编译原型化语言行为：通过 LLVM IR 管道编译 Franz 代码，生成原生可执行文件，包括执行列表操作、数学、比较和控制流代码路径。

常见问题

• Franz 是否无副作用？ 仓库文本称“严格无副作用”，并明确注明 IO 表作为例外。

• Franz 是否编译为原生可执行文件？ 是。该项目描述称“通过 LLVM IR 直接编译为原生可执行文件”。

• Franz 使用什么类型模型？ Franz 被描述为动态类型并支持垃圾回收。

• Franz 中的闭包捕获如何工作？ 文档描述了词法作用域，其中闭包捕获定义时环境中的变量（基于快照的闭包），并支持任意深度的嵌套闭包。

• 仓库中包含哪些工具？ 仓库包含 examples/ 下的示例、“冒烟测试”测试，以及用于运行比较和检查的脚本（详见页面内容）。

备选方案

• 具有强类型系统的函数式编程语言（例如 ML 系列语言）：如果您主要需要函数式语法、可靠的作用域和闭包，但不将基于 LLVM 的本地编译作为重点。
• 基于原型的语言（例如采用函数式模式的 JavaScript）：当您关注原型导向的对象建模时适用，但 Franz 所述的工作流和效应模型有所不同。
• 具有函数式特性的通用编译型语言（例如通过 LLVM 编译的语言）：如果您需要 LLVM IR 编译和函数式构造，但希望采用不同语法和运行时约定的生态系统。
• 用于原型设计的脚本语言（采用沙箱机制）：如果您优先考虑快速实验和受控执行（仓库中讨论了基于能力的安全模式），可以选择提供自身沙箱机制的其他运行时。