Franz

Franz 是什麼？

Franz 是一種高階、函數式、直譯、動態型別的通用程式語言，語法精簡且標準函式庫豐富。其核心目的是支援函數式程式設計模式，同時提供管理效應與可預測執行的工具。

本專案被定位為以原型為核心的語言，具備能力安全效應與確定性重播功能，並包含「嚴格無副作用」（但明確註明 IO 例外）。此外，也提供從原始碼透過 LLVM IR 編譯至原生執行檔的途徑。

主要特色

• 函數式核心搭配原型導向物件：以小型函數式基礎加上原型導向物件來模擬行為，同時保持語言以函數式建構為中心。
• 能力安全效應與確定性重播：設計用來協助將來自匯入 Franz 檔案的效應進行本地化與控制。
• 嚴格無副作用（IO 表格例外）：語言模型被描述為避免副作用，但明確提及 IO 機制作為例外。
• 透過 LLVM IR 進行原生編譯：支援使用 LLVM IR 直接編譯成原生執行檔。
• 清單字面量與 LLVM 清單操作：包含清單字面量語法，例如 [1, "hello", 3.14] 與巢狀清單，以及 head、tail、cons、empty?、length、nth、is_list 等操作。
• 常見型別的比較與數學基本運算：提供適用於整數、浮點數與字串的相等/排序運算子（is、less_than、greater_than），以及 remainder、power、random、floor、ceil、round、abs、min、max、sqrt 等數學函數。
• 控制流程與模式式條件判斷：提供 if/when/unless 建構以及用於模式匹配式多路分支的「cond chains」。
• 詞法作用域與快照式閉包：實作詞法作用域，閉包會從定義時的環境擷取變數；支援任意深度的巢狀閉包。
• 匯入程式碼的能力式沙箱：透過 use_with() 實作沙箱執行模式，並使用 use_as() 與點記法進行效應本地化（詳見儲存庫說明）。

如何使用 Franz

1. 複製或開啟 Franz 儲存庫，並檢視內附的 README.md 與範例檔案（例如 examples/mult-table.franz 與 examples/game-of-life.franz）。
2. 檢視文件中所提及的標準函式庫模組（String、Math、List、Func），以了解可用的內建函數與清單/清單組合子操作。
3. 依照儲存庫說明中的詞法作用域與閉包模式，驗證閉包如何擷取變數以及巢狀閉包的行為。
4. 執行儲存庫提供的腳本來測試實作與煙霧測試（儲存庫提及的 bash 腳本，例如 scripts/run-comparison.sh 與自動化煙霧測試）。

使用情境

• 建置使用函數式清單處理的資料轉換程式碼：使用清單字面量與清單操作（例如儲存庫說明中所示的 map-style 模式，以及 head/tail/nth 等清單輔助函數）來處理結構化資料。
• 實作多分支邏輯與條件鏈：當需要根據整數/浮點數/字串比較或守衛來路由邏輯時，使用 cond 鏈進行模式式分支。
• 撰寫使用閉包的高階程式碼：使用「Func module」組合子（例如 compose2、apply、apply_twice）與快照式閉包來建置可重複使用的函數式元件。
• 展示小程式中的可預測作用域：使用詞法作用域與任意深度的巢狀閉包來建構程式，使擷取的變數在呼叫間保持穩定。
• 使用原生編譯來原型化語言行為：透過 LLVM IR 管道將 Franz 程式碼編譯成原生執行檔，包含使用清單操作、數學運算、比較與控制流程的程式碼路徑。

常見問題

• Franz 是否無副作用？ 儲存庫說明指出「嚴格無副作用」，但明確註明 IO 表格作為例外。

• Franz 是否可編譯成原生執行檔？ 是。本專案說明指出「透過 LLVM IR 直接編譯成原生執行檔」。

• Franz 使用什麼型別模型？ Franz 被描述為動態型別且具垃圾收集。

• Franz 中的閉包擷取如何運作？ 文件描述詞法作用域，其中閉包會從定義時的環境擷取變數（快照式閉包），並支援任意深度的巢狀閉包。

• 儲存庫包含哪些工具？ 儲存庫包含 examples/ 下的範例、測試（包括「煙霧測試」），以及執行比較與檢查的腳本（詳見頁面內容）。

替代方案

• 具備強型別系統的功能式程式語言（例如 ML 家族語言）：若您主要想要功能式語法、可預測的作用域與閉包，但不以 LLVM 原生編譯為重點。
• 以原型為基礎的語言（例如使用功能模式的 JavaScript）：適合您對原型導向物件建模感興趣，但 Franz 所述的工作流程與效應模型有所不同。
• 具備功能特性的通用編譯語言（例如透過 LLVM 編譯的語言）：若您想要 LLVM IR 編譯與功能建構，但偏好不同語法與執行環境的生態系。
• 用於原型設計的腳本語言搭配沙箱機制：若您優先考量快速實驗與受控執行（本儲存庫討論基於能力的安全性模式），可選擇其他提供自身沙箱機制的執行環境。