# Finch dla techników **Dla osób, które dobrze znają komputery, ale programować nie umieją albo umieją niewiele.** Ten przewodnik opisuje instalację Fincha, obsługę polecenia `finch`, cały język, pamięć, moduły, biblioteki C, debugowanie i rozwiązywanie typowych problemów. Nie opisuje, jak kompilator działa w środku. Do tego służy [przewodnik dla inżynierów](dla-inzynierow.md). > 🇬🇧 English version: [for-technicians.md](../en/for-technicians.md) --- ## Spis treści 1. [Czym jest Finch](#1-czym-jest-finch) 2. [Instalacja](#2-instalacja) 3. [Polecenie finch](#3-polecenie-finch) 4. [Jak wygląda plik Fincha](#4-jak-wygląda-plik-fincha) 5. [Zmienne](#5-zmienne) 6. [Typy](#6-typy) 7. [Operatory](#7-operatory) 8. [Sterowanie przebiegiem](#8-sterowanie-przebiegiem) 9. [Funkcje](#9-funkcje) 10. [Tablice i mapy](#10-tablice-i-mapy) 11. [Tekst (str)](#11-tekst-str) 12. [Struktury i metody](#12-struktury-i-metody) 13. [Pamięć: kto co zwalnia](#13-pamięć-kto-co-zwalnia) 14. [Wskaźniki](#14-wskaźniki) 15. [Funkcje wbudowane](#15-funkcje-wbudowane) 16. [Moduły](#16-moduły) 17. [Biblioteki z C](#17-biblioteki-z-c) 18. [Błędy](#18-błędy) 19. [Edytory: VS Code, Kate i inne](#19-edytory-vs-code-kate-i-inne) 20. [Debugowanie](#20-debugowanie) 21. [Rozwiązywanie problemów](#21-rozwiązywanie-problemów) 22. [Struktura projektu i testy](#22-struktura-projektu-i-testy) 23. [Enumy i match](#23-enumy-i-match) 24. [Typy generyczne](#24-typy-generyczne) 25. [Biblioteka standardowa](#25-biblioteka-standardowa) 26. [Obecne ograniczenia](#26-obecne-ograniczenia) --- ## 1. Czym jest Finch Finch to język **kompilowany**. Narzędzie `finch` tłumaczy plik `.fch` na prawdziwy program (natywny plik wykonywalny, taki jak te z C). Korzysta przy tym z **LLVM**, tego samego zaplecza kompilatorów, na którym działają clang, Rust i Swift. Co to daje: - **Szybkość zbliżoną do C.** Nie ma interpretera, maszyny wirtualnej ani garbage collectora. Kontrola zakresu tablic i inne zabezpieczenia po optymalizacji prawie nic nie kosztują. - **Małe, samodzielne programy**, które można skopiować i uruchomić. - **Pamięć obsługiwana za ciebie.** Listy i teksty są zwalniane automatycznie na końcu bloku, do którego należą, bez garbage collectora. - **Bezpośredni dostęp do bibliotek C.** Piszesz `import "stdio.h"` i wołasz, co chcesz, nawet funkcje przyjmujące struktury. Zasady projektu: jeden sposób na każdą rzecz, składnia podobna do C bez jej pułapek i komunikaty błędów, które mówią, jak problem naprawić. --- ## 2. Instalacja Kompilator Fincha jest napisany w Finchu (zobacz [przewodnik dla inżynierów](dla-inzynierow.md)). Działa na **Linuksie** (x86-64 i ARM64) i buduje programy dla **Linuksa, Windowsa i macOS**. Potrzebuje **clanga 21** i **libclang** (LLVM 21), żeby czytać nagłówki C i kompilować to, co wygeneruje. Kompilator nie działa jeszcze na macOS ani Windowsie: potrzebuje ziarna zrobionego z nagłówkami tego systemu ([bootstrap/README.md](../../bootstrap/README.md) tłumaczy dlaczego). Do tego czasu programy na Windows i macOS buduj z Linuksa przez `--target` (niżej) albo użyj starszego kompilatora w C++ z gałęzi `before-bootstrap`. ### Opcja A: gotowa wersja (Linux) Pobierz `finch-linux-x64.tar.gz` albo `finch-linux-arm64.tar.gz` z [wydań](https://github.com/Nexoniarz/Finch/releases) i rozpakuj. Zostaw `runtime/` i `std/` obok pliku `finch` (albo zainstaluj, niżej). Potrzebny jest też `clang` 21 z biblioteką libclang: | Dystrybucja | Pakiety | |---|---| | Debian / Ubuntu | `clang-21 libclang-21-dev` z [apt.llvm.org](https://apt.llvm.org), `pkg-config` | | Fedora | `clang clang-devel pkgconf` | | Arch | `clang pkgconf` | | Nix | `nix-shell` w repozytorium daje wszystko | ### Opcja B: zbuduj sam ```sh git clone https://github.com/Nexoniarz/Finch.git cd Finch nix-shell # clang, libclang, pkg-config (albo zainstaluj z dystrybucji) bootstrap/build.sh # build/finch ./build/finch version ``` `bootstrap/build.sh` kompiluje ziarno (`bootstrap/.ll`, własny LLVM IR kompilatora) do pierwszego kompilatora, buduje nim `src/`, buduje `src/` jeszcze raz wynikiem i sprawdza, że oba są identyczne. Jeśli libclang nie leży tam, gdzie szuka linker: `FINCH_LIBCLANG="-L/usr/lib/llvm-21/lib -lclang-21" bootstrap/build.sh`. ### Budowanie na inny system `--target` buduje program na inny system. Do linkowania Finch potrzebuje kompilatora C dla tego systemu: | `--target` | Buduje | Kompilator C | `finch run` używa | |---|---|---|---| | `windows` | `.exe` dla Windowsa | `x86_64-w64-mingw32-gcc` (MinGW-w64) | Wine | | `arm64` | program dla Linuksa ARM64 | `aarch64-linux-gnu-gcc` | `qemu-aarch64` | | `linux` | program dla Linuksa x86-64 | `clang --target=…` | | | `macos` | program dla macOS (na Macu: dla drugiego procesora) | `clang --target=…` | | | dowolny triple LLVM | np. `aarch64-unknown-linux-gnu` | `clang --target=` | | ```sh finch build gra.fch --target windows # gra.exe finch run gra.fch --target arm64 # buduje na ARM64 i uruchamia w QEMU FINCH_CC=aarch64-unknown-linux-gnu-gcc finch build narzedzie.fch --target arm64 # inna nazwa kompilatora ``` Na Niksie te kompilatory to `pkgsCross.mingwW64.buildPackages.gcc` i `pkgsCross.aarch64-multiplatform.buildPackages.gcc`. ### Dodanie `finch` do PATH (opcjonalnie) ```sh sudo bootstrap/install.sh # /usr/local/bin/finch oraz /usr/local/share/finch/{runtime,std} bootstrap/install.sh ~/.local # albo do własnego katalogu finch version ``` Podczas działania Finch potrzebuje `clanga` (kompiluje IR każdego programu i go linkuje). Mała biblioteka uruchomieniowa budowana jest raz i trzymana w `~/.cache/finch`. `FINCH_CC` wskazuje inny kompilator do linkowania; `FINCH_PATH` dodaje katalogi, w których szukać modułów. --- ## 3. Polecenie finch ``` finch run [argumenty...] skompiluj i od razu uruchom finch build [-o nazwa] skompiluj do programu (domyślna nazwa: nazwa pliku) finch ir pokaż LLVM IR (dla ciekawskich) finch lsp serwer języka, dla edytorów finch version pokaż wersję opcje: -l dolinkuj bibliotekę C, to samo co link "lib" w pliku --target zbuduj na inny system: windows, linux, arm64, macos albo triple LLVM -g dodaj informacje dla debuggera (gdb / lldb / Visual Studio) -O0 bez optymalizacji ``` Przykłady: ```sh finch run hello.fch # wypisuje wynik finch run narzedzie.fch dane.txt -v # argumenty po nazwie pliku trafiają do programu finch build gra.fch -o mojagra # tworzy ./mojagra finch build gra.fch -g -O0 # wersja dla debuggera ``` `finch run` przekazuje dalej kod wyjścia programu. Jeśli program się wysypie, powie jak (np. `the program crashed: Segmentation fault`). --- ## 4. Jak wygląda plik Fincha ```c // komentarz zaczyna się od dwóch ukośników /* albo zajmuje kilka linijek */ import "math.h" // nagłówki C (opcjonalne), na górze import ksztalty // moduły Fincha (opcjonalne): ksztalty.fch obok tego pliku link "m" // biblioteki albo pliki C do dolinkowania (opcjonalne) struct Punkt { // własne typy int x int y } fn main() { // tu zaczyna się program print("Cześć") } ``` Zasady, które warto znać: - **Jedna instrukcja na linijkę.** Średników nie ma. Długie wyrażenie możesz złamać **po** operatorze (`a +⏎ b`) albo w dowolnym miejscu wewnątrz nawiasów `( )` lub `[ ]`. - **Klamry są zawsze obowiązkowe** po `if`, `else`, `for`, `while`, a otwierająca `{` stoi w tej samej linijce. - **Bez nawiasów wokół warunków:** `if x > 5 {`, a nie `if (x > 5) {`. - Funkcje i struktury mogą być w pliku w dowolnej kolejności. - `main` to `fn main()`, `fn main() -> int` (zwraca kod wyjścia) albo `fn main([]str args)` (dostaje argumenty z linii poleceń; `args[0]` to ścieżka samego programu). --- ## 5. Zmienne ```c x := 5 // nowa zmienna, typ zgadnięty (int) int y = 10 // nowa zmienna, typ podany jawnie int z // bez wartości: startuje od zera ("" dla str, [] dla tablic, null dla wskaźników) Punkt p // struktura bez wartości: zera albo wartości domyślne struktury x = 7 // przypisanie x += 1 // także -= *= /= %= ``` - Nazwę można zadeklarować **raz** w funkcji. Finch nie pozwala użyć jej ponownie w bloku wewnętrznym (nie ma „przesłaniania”), bo to częste źródło pomyłek. - Zmienna istnieje od deklaracji do końca bloku `{ }`, w którym powstała. - Nazwy: litery ASCII, cyfry i `_`, bez cyfry na początku. Polskie litery tylko w tekstach w cudzysłowie. Nazwy typów (`int`, `u8`, …), funkcji wbudowanych i słowa kluczowe są zarezerwowane. **Słowa kluczowe:** `fn return if else while for in break continue true false null import link struct defer` --- ## 6. Typy ### Typy na co dzień | Typ | Przechowuje | Przykład | |---------|-------------|----------| | `int` | liczba całkowita, 64-bitowa (to samo co `i64`) | `42`, `-7`, `0xFF`, `1_000_000` | | `float` | liczba z przecinkiem, 64-bitowa (to samo co `f64`) | `3.14` | | `bool` | `true` albo `false` | | | `char` | jeden znak wielkości bajtu | `'A'`, `'\n'` | | `str` | tekst | `"cześć\tświecie"` | | `[]T` | lista (tablica) elementów `T` | `[1, 2, 3]` | | `map[K]V` | wartości typu `V` znajdowane po kluczu typu `K` | `["a": 1, "b": 2]` | | twoje struktury | nazwane grupy wartości | `Punkt(1, 2)` | Znaki specjalne w tekstach: `\n` nowa linia, `\t` tabulator, `\r`, `\0`, `\\`, `\"`, `\'`. ### Typy z rozmiarem (do plików, sprzętu, bibliotek C) | Ze znakiem | Zakres | Bez znaku | Zakres | |---|---|---|---| | `i8` | −128 … 127 | `u8` | 0 … 255 | | `i16` | −32 768 … 32 767 | `u16` | 0 … 65 535 | | `i32` | ok. ±2,1 mld | `u32` | 0 … ok. 4,29 mld | | `i64` | ok. ±9,2 × 10¹⁸ | `u64` | 0 … ok. 1,8 × 10¹⁹ | `f32` to 32-bitowa liczba z przecinkiem (ok. 7 cyfr znaczących), `f64` to 64-bitowa (ok. 15–16). ### Zamiana typów Finch zamienia typy sam **tylko wtedy, gdy nic nie może zginąć**: | Z | Na | Automatycznie? | |---|---|---| | mniejsza liczba całkowita | większa o tej samej znakowości (`i8`→`i32`, `u8`→`u64`) | ✅ | | bez znaku | ściśle większa ze znakiem (`u8`→`i16`, `u32`→`i64`) | ✅ | | dowolna liczba całkowita | `float` / `f32` | ✅ | | `f32` | `f64` | ✅ | | `null` | dowolny wskaźnik | ✅ | | dowolny wskaźnik | `ptr`, a `ptr` na dowolny wskaźnik | ✅ | | wszystko inne | | ❌ napisz to jawnie: `typ(wartość)` | **Liczby wpisane w kod się dopasowują.** Liczba napisana wprost w kodzie pasuje do każdego typu, który ją pomieści: `u8 b = 200` działa, a `u8 b = 300` to błąd. To samo dotyczy stałych z nagłówków C. **Jawna zamiana** wygląda jak wywołanie funkcji o nazwie typu: ```c int(3.99) // 3 (obcina część ułamkową) float(7) / 2 // 3.5 u8(300) // 44 (zostawia najniższe 8 bitów) int('A') // 65 char(66) // 'B' bool(0) // false (każda liczba różna od zera to true) str(42) // "42" (też float, bool, char; str([]u8) zamienia bajty na tekst) int("42") // 42 (zatrzymuje program, jeśli tekst nie jest liczbą) float("2.5") // 2.5 ptr(p) // wskaźnik z typem jako wskaźnik bez typu ptr(16) // liczba jako wskaźnik (API C, które przekazują przesunięcia jako wskaźniki, np. OpenGL) int(p) // wskaźnik jako liczba (jego adres) str(p) // wskaźnik na znaki z C jako tekst ``` **Liczby o stałym rozmiarze się „zawijają”**, jak w prawdziwym sprzęcie: `u8` równe 255 plus 1 daje 0. Działania liczą się w typie użytych wartości, więc `u8(250) + 10` daje `4`, a nie `260`. --- ## 7. Operatory ### Według priorytetu (wyższy wiąże mocniej) | Priorytet | Operatory | Znaczenie | |---|---|---| | 5 | `*` `/` `%` `<<` `>>` `&` | mnożenie, dzielenie, reszta, przesunięcia bitów, bitowe AND | | 4 | `+` `-` `\|` `^` | dodawanie (i sklejanie tekstu), odejmowanie, bitowe OR, bitowe XOR | | 3 | `==` `!=` `<` `<=` `>` `>=` | porównania | | 2 | `&&` | logiczne I | | 1 | `\|\|` | logiczne LUB | Jednoargumentowe (przed wartością): `-x` zmiana znaku, `!x` logiczne NIE, `~x` odwrócenie wszystkich bitów. > **Celowo inaczej niż w C:** operatory bitowe wiążą mocniej niż porównania, więc > `flagi & 4 != 0` znaczy `(flagi & 4) != 0`. Uwagi: - `/` na liczbach całkowitych zaokrągla w stronę zera: `7 / 2` to `3`. `%` ma znak lewej strony. - Dzielenie przez zero **zatrzymuje program** komunikatem `runtime error: division by zero` z numerem linijki. - `&&` i `||` liczą prawą stronę tylko wtedy, gdy to potrzebne. - Tekst: `+` skleja, `==` `!=` porównują treść, `<` `>` porównują alfabetycznie (bajt po bajcie). - Wskaźniki porównuje się przez `==` i `!=`, także z `null`. `str` nigdy nie jest `null`. - Tablic i struktur nie porównasz przez `==`; porównuj ich części. --- ## 8. Sterowanie przebiegiem ```c if x > 10 { ... } else if x > 0 { ... } else { ... } while licznik > 0 { licznik -= 1 } for i in 0..10 { // i = 0, 1, …, 9 (koniec nie jest wliczany) if i == 3 { continue } if i == 8 { break } } for imie in imiona { // każdy element tablicy (albo każdy znak str) print(imie) } for i, imie in imiona { // razem z indeksem: 0, 1, 2, ... print(i, imie) } for klucz, wartosc in wiek { // każdy wpis mapy, w kolejności dodawania kluczy print(klucz, wartosc) // (for klucz in wiek: same klucze) } ``` - Warunek musi być typu `bool`. `if x {` z liczbą to błąd; napisz `if x != 0 {`. - W `for i in a..b` oba końce są liczone **raz**. `i` jest typu `int` i nie można go zmieniać w pętli. - W `for x in lista` zmiennej `x` też nie zmienisz. Żeby zmieniać elementy, przechodź po indeksach: `for i in 0..lista.len { lista[i] = ... }`. Dodawanie do listy w trakcie pętli jest dozwolone. - `while true { ... }` kręci się do `break` albo `return`. - Kod po `return`, `break` lub `continue` w tym samym bloku to błąd, bo nigdy się nie wykona. ### defer `defer` uruchamia instrukcję, gdy bieżący blok się kończy, niezależnie od tego, jak się kończy: normalnie, przez `return`, `break` lub `continue`. Kilka `defer` wykonuje się w odwrotnej kolejności. Przydaje się do sprzątania: ```c f := fopen("dane.txt", "r") defer fclose(f) // ... używaj f; zostanie zamknięty na końcu bloku, na każdej ścieżce ``` Instrukcja w `defer` nie może zawierać `return`, `break` ani `continue`. --- ## 9. Funkcje ```c fn nazwa(typ1 param1, typ2 param2) -> typ_wyniku { ... return wartosc } fn bez_wyniku(str wiadomosc) { // bez "->": nic nie zwraca print(wiadomosc) } ``` - Argumenty zachowują się jak kopie: zmiana parametru nigdy nie zmienia zmiennej u wywołującego. (Finch kopiuje naprawdę tylko wtedy, gdy trzeba: funkcja, która nie zmienia tablicy, dostaje ją za darmo.) Żeby zmienić zmienną wywołującego, przekaż wskaźnik, zobacz [Wskaźniki](#14-wskaźniki). - Funkcja z `-> typ` musi zwrócić wartość na każdej ścieżce. Finch to sprawdza. - Funkcji nie można definiować wewnątrz innej funkcji. - Funkcję, która może się nie udać, zapisuje się `-> int!` (albo `-> !` bez wyniku); zobacz [Błędy jako wartości](#błędy-jako-wartości). - Długie wywołania możesz rozbić na kilka linijek wewnątrz nawiasów; przecinek po ostatnim argumencie jest dozwolony. --- ## 10. Tablice i mapy ```c liczby := [5, 3, 8] // tablica int []str imiona // pusta tablica str siatka := [[1, 2], [3, 4]] // tablice tablic []f32 xs = [1, 2.5] // typ decyduje, czym staną się liczby ``` | Operacja | Znaczenie | |---|---| | `a.len` | liczba elementów | | `a[i]` | element `i` (od 0); poza zakresem program zatrzymuje się z czytelnym komunikatem | | `a[i] = x` | zmiana elementu | | `a.push(x)` | dodaj na końcu | | `a.pop()` | zabierz ostatni i go oddaj | | `a.insert(i, x)` | wstaw `x` na pozycję `i`, przesuwając resztę | | `a.remove(i)` | usuń pozycję `i` i ją oddaj | | `a.clear()` | usuń wszystko | | `a.resize(n)` | zmień długość na `n` (nowe elementy to zera) | | `a.contains(x)`, `a.find(x)` | czy `x` jest w środku? jego indeks albo -1 (liczby, znaki, bool, str) | | `a.sort()`, `a.reverse()` | w miejscu (liczby, znaki, str) | | `a.slice(s, e)` | nowa tablica z elementami `s` … `e-1` | | `a.join(sep)` | dla `[]str`: jeden tekst z `sep` między częściami | | `a.ptr` | adres pierwszego elementu (dla C) | | `print(a)` | wypisuje `[1, 2, 3]` | **Przypisanie kopiuje:** po `b := a` zmiana `b` nie zmienia `a`. ### Mapy `map[K]V` znajduje wartości po kluczu. Kluczem może być liczba całkowita, `char`, `bool` albo `str`; wartością cokolwiek (tablice, struktury, inne mapy). Przechodzenie pętlą idzie w kolejności, w jakiej klucze zostały dodane po raz pierwszy. ```c wiek := ["anna": 31, "bob": 25] // literał mapy: map[str]int map[str][]str grupy // pusta mapa map[int]str nazwy = [:] // [:] to pusta mapa tam, gdzie typ jest znany ``` | Operacja | Znaczenie | |---|---| | `m[k]` | wartość dla `k`; brak klucza zatrzymuje program komunikatem `the key "k" is not in the map` | | `m[k] = v` | dodaj albo zastąp | | `m[k] += 1`, `m[k].push(x)`, `m[k].pole = …` | zmiana brakującego klucza najpierw go dodaje, z wartością domyślną typu (0, `""`, `[]`, …) | | `m.len` | liczba kluczy | | `m.has(k)` | czy `k` jest w mapie? | | `m.get(k, domyslna)` | wartość albo `domyslna` (liczona tylko w razie potrzeby) | | `m.remove(k)` | usuwa `k`; `true`, jeśli był | | `m.clear()` | usuwa wszystko | | `m.keys()`, `m.values()` | nowe tablice, w kolejności dodawania | | `print(m)`, `str(m)` | `{"anna": 31, "bob": 25}` | ```c map[str]int ile for slowo in tekst.split(" ") { ile[slowo] += 1 // liczenie: nowe słowo zaczyna od 0 } for slowo, n in ile { print(slowo, n) } ``` Wyszukiwanie używa haszowania (średnio stały czas). Tak jak tablice, mapy są właścicielami kluczy i wartości, kopiują się przy przypisaniu i zwalniają na końcu bloku. Nie dodawaj ani nie usuwaj kluczy mapy wewnątrz `for` po tej samej mapie; zbierz je do tablicy i zmień mapę po pętli. --- ## 11. Tekst (str) ```c s := "Cześć" s += ", świecie" // sklejanie print(s.len, s[0]) // .len liczy bajty; ą, ś, ż… zajmują po 2 s[0] = 'D' // zmiana znaku ``` | Metoda | Oddaje | |---|---| | `s.sub(a, b)` | fragment od `a` do `b-1` | | `s.find(t)` | gdzie zaczyna się `t`, albo -1 | | `s.contains(t)`, `s.starts_with(t)`, `s.ends_with(t)` | `bool` | | `s.split(sep)` | `[]str`; `split("")` daje pojedyncze znaki | | `s.trim()` | bez spacji i nowych linii na obu końcach | | `s.upper()`, `s.lower()` | zmienione litery A–Z / a–z (tylko ASCII) | | `s.replace(a, b)` | każde `a` zamienione na `b` | | `s.repeat(n)` | `s` n razy | | `s.bytes()` | `[]u8` z bajtami | | `s.ptr` | `ptr[char]` dla C (ważny, dopóki żyje `s`) | `str` pamięta swoją długość, więc `.len` działa natychmiast. Zawsze kończy się zerem, więc przekazanie go do C jako `char*` działa. --- ## 12. Struktury i metody ```c struct Gracz { str imie int zycia = 3 // wartość domyślna []int wyniki Punkt pozycja // struktury w strukturach } g := Gracz(imie: "Ola") // po nazwie: brakujące pola dostają domyślne (albo zero) q := Punkt(1, 2) // po kolei: wtedy trzeba podać każde pole g.zycia -= 1 g.wyniki.push(10) g.pozycja.x = 5 print(g) // Gracz(imie: "Ola", zycia: 2, wyniki: [10], pozycja: Punkt(x: 5, y: 0)) ``` - Przypisanie albo przekazanie struktury ją kopiuje, razem z jej tablicami i tekstami. - Struktura nie może zawierać samej siebie wprost; dla takiego pola użyj `ptr[Wezel]` albo `[]Wezel` (drzewa, listy). ### Metody Metoda to funkcja należąca do struktury: `fn Struktura.nazwa(...)`. W środku `self` to struktura, na której ją wywołano, i to jest sama wartość wywołującego, nie kopia: zmiany w `self` zostają. ```c fn Gracz.wylecz(int ile) { self.zycia += ile } fn Gracz.zyje() -> bool { return self.zycia > 0 } g := Gracz(imie: "Ola") g.wylecz(2) // g.zycia wynosi teraz 5 if g.zyje() { ... } druzyna[0].wylecz(1) // na elemencie tablicy, polu, m[klucz], przez ptr[Gracz] ... ``` - Metoda jest w tym samym pliku (module) co jej struktura i jest dostępna wszędzie, gdzie ta struktura. - Metody można też dopisywać do **struktur z nagłówków C**: `fn Vector2.length() -> f32 { ... }`. - Metoda nie może nazywać się tak jak pole. - Wywołanie metody zmieniającej `self` na zmiennej pętli (`for g in druzyna { g.wylecz(1) }`) to błąd, bo zmienna pętli jest tylko do odczytu; użyj `for i in 0..druzyna.len { druzyna[i].wylecz(1) }`. - Tak jak funkcje, metody mogą się nie udać (`-> !`); zobacz [Błędy jako wartości](#błędy-jako-wartości). --- ## 13. Pamięć: kto co zwalnia Tablic, tekstów i struktur nie zwalniasz nigdy. Finch robi to za ciebie, w przewidywalnym momencie: **gdy kończy się blok, do którego wartość należy** (`}`), albo wcześniej przy `return`, `break`, `continue`. - Zmienna **jest właścicielem** swojej wartości. Przypisanie kopiuje, więc dwie zmienne nigdy nie dzielą jednej listy. - Wartość z wywołania funkcji albo wyrażenia jest **przenoszona** tam, gdzie ją zapisujesz, bez kopiowania. - `return lista` przenosi zmienną poza funkcję, bez kopiowania. - Parametry funkcji są **pożyczane**: funkcja dostaje wartość wywołującego bez kopii. Jeśli ją zmienia, Finch najpierw robi jej prywatną kopię. Zauważysz to najwyżej po szybkości. Do pamięci zarządzanej samodzielnie (listy wiązane, drzewa, dzielenie między strukturami): ```c wezel := new(Wezel(wartosc: 1)) // wstaw wartość na stertę, dostajesz ptr[Wezel] defer free(wezel) // free(...) ją oddaje (razem z jej tablicami i tekstami) ``` Pamięć z C (`malloc`, obiekty bibliotek) zwalniasz funkcjami z C, jak w C. --- ## 14. Wskaźniki Wskaźnik przechowuje **adres** wartości. Finch zamiast `*` i `&` z C używa słów: | C | Finch | Znaczenie | |---|---|---| | `int *p` | `ptr[int] p` | p wskazuje na int | | `&x` | `addr(x)` | adres x (także `addr(a[i])`, `addr(s.pole)`) | | `*p` | `p.value` | wartość, na którą wskazuje p | | `p->pole` | `p.pole` | pole struktury, na którą wskazuje p | | `p[i]` | `p[i]` | indeksowanie jak w C (bez kontroli zakresu) | | `NULL` | `null` | wskazuje donikąd | | `void *` | `ptr` | wskazuje na coś nieznanego typu | ```c fn podwoj(ptr[int] p) { p.value = p.value * 2 } x := 21 podwoj(addr(x)) // x to 42 ``` Jeśli struktura ma własne pole o nazwie `value`, to `p.value` na wskaźniku do niej oznacza to pole. Użycie `.value`, `.pole` albo `[i]` na wskaźniku `null` **zatrzymuje program** z czytelnym komunikatem. ⚠️ Wskaźnika na zmienną nie wolno używać po zakończeniu jej bloku. Finch tego nie sprawdza. --- ## 15. Funkcje wbudowane | Funkcja | Co robi | |---|---| | `print(a, b, ...)` | Wypisuje wszystkie wartości oddzielone spacjami i przechodzi do nowej linii. Działa z każdym typem, także z tablicami i strukturami. | | `input()`, `input("pytanie")` | Czyta jedną linijkę wpisaną przez użytkownika (bez znaku nowej linii). Na końcu wejścia daje pusty tekst. | | `read_file(sciezka)` | Cały plik jako `str`. Jeśli nie da się go przeczytać, zatrzymuje program z czytelnym komunikatem, chyba że obsłużysz to: `read_file(p) or ...`. | | `write_file(sciezka, tekst)` | Zapisuje (zastępuje) plik; oddaje `true`, jeśli się udało. Z `or` / `try` porażka niesie przyczynę. | | `file_exists(sciezka)` | `true` / `false` | | `delete_file(sciezka)` | Usuwa plik; `true`, jeśli się udało (albo przyczyna, z `or` / `try`). | | `error(komunikat)` | Porażka, którą zwraca funkcja mogąca się nie udać: `return error("...")`. | | `shell(polecenie)` | Uruchamia polecenie powłoki i oddaje jego kod wyjścia. | | `exit(kod)` | Natychmiast kończy program. | | `addr(x)` | Wskaźnik na `x`; `addr(funkcja)` daje C wskaźnik na funkcję (callback). | | `new(wartosc)`, `free(p)` | Ręczna pamięć na stercie (zobacz [Pamięć](#13-pamięć-kto-co-zwalnia)). | | `int(x)`, `str(x)`, `u8(x)`, … | Zamiany typów (zobacz [Zamiana typów](#zamiana-typów)). `str(x)` działa na każdym typie i daje ten sam tekst, co `print`. `int(tekst) or 0` obsługuje tekst, który nie jest liczbą. | --- ## 16. Moduły Program możesz podzielić na pliki. `import ksztalty` wczytuje `ksztalty.fch` z tego samego folderu (albo z folderu wymienionego w zmiennej środowiskowej `FINCH_PATH`, rozdzielonych `:`). ```c // ksztalty.fch struct Pudlo { float w float h } fn pole(Pudlo p) -> float { return p.w * p.h } ``` ```c // main.fch import ksztalty fn main() { p := ksztalty.Pudlo(2, 3) print(ksztalty.pole(p)) ksztalty.Pudlo inne // typ z modułu w deklaracji } ``` - Wszystkiego z modułu używasz z jego nazwą z przodu: `ksztalty.pole`, `ksztalty.Pudlo`. - Moduł nie ma `main`. Moduły mogą importować inne moduły. --- ## 17. Biblioteki z C ### Krok 1: zaimportuj nagłówek ```c import "stdio.h" import "GLFW/glfw3.h" // ścieżka w systemowych katalogach nagłówków import "mojalib.h" // nagłówek obok twojego pliku .fch ``` Finch czyta nagłówek przez **libclang** (parser C z clanga) i udostępnia: - **funkcje**, także te ze zmienną liczbą argumentów, jak `printf`, - **struktury**, przez wartość i przez wskaźnik (`Vector2`, `SDL_Rect`, `CXCursor`, …), razem z polami, - **wartości `enum`** i **proste stałe `#define`** (`M_PI`, `GL_COLOR_BUFFER_BIT`), - **zmienne globalne**, np. `stdout` i `stderr`. ### Krok 2: dolinkuj bibliotekę ```c link "glfw" // używa libglfw.so (najpierw pyta pkg-config, jeśli jest) link "pomocnicze.c" // skompiluj i dołącz własny plik C (obok pliku .fch) link "gotowe.a" // albo plik obiektowy / bibliotekę statyczną ``` Jeśli zapomnisz linijki `link`, Finch powie dokładnie, czego brakuje: ``` error: glfwInit, glfwCreateWindow, glfwMakeContextCurrent and 5 more come from "GLFW/glfw3.h", but its library isn't linked ... link "glfw" ``` ### Jak typy C wyglądają w Finchu | C | Finch | |---|---| | `char`, `signed char`, `unsigned char` | `char`, `i8`, `u8` | | `short`, `int`, `long`, `long long` | `i16`, `i32`, `i64`, `i64` (według faktycznego rozmiaru) | | `unsigned …` | `u16`, `u32`, `u64` | | `float`, `double` | `f32`, `f64` | | `_Bool` / `bool` | `bool` | | `enum` | odpowiadająca liczba całkowita ze znakiem | | `char *` jako **parametr albo wynik** | `str` | | `char *` w strukturze albo za wskaźnikiem | `ptr[char]` (czytasz przez `str(p)`) | | `struct X` przez wartość | `X`, struktura z tymi samymi polami | | `struct X *`, `int *`, … | `ptr[X]`, `ptr[i32]`, … | | `int arr[16]` w strukturze | `[16]i32`: indeksujesz i używasz `.len` | | `void *`, wskaźniki na funkcje, niekompletne struktury | `ptr` | ### Przykład: struktury i raylib ```c import "raylib.h" link "raylib" fn main() { InitWindow(800, 450, "Finch") while !WindowShouldClose() { BeginDrawing() ClearBackground(Color(r: 30, g: 30, b: 40, a: 255)) DrawCircleV(Vector2(400, 225), 50, Color(255, 136, 0, 255)) EndDrawing() } CloseWindow() } ``` Żeby dać C funkcję do wywołania zwrotnego (np. porównywarkę dla `qsort`), użyj `addr(mojaFunkcja)`. Jej parametry muszą być typami C (liczby, wskaźniki, struktury C). ### Grafika: OpenGL i Vulkan Oba działają bezpośrednio; `examples/opengl.fch` i `examples/vulkan.fch` to kompletne programy. - **OpenGL 3+** na Linuksie: nowoczesne funkcje (`glCreateShader`, `glGenVertexArrays`, …) są deklarowane dopiero po zdefiniowaniu `GL_GLEXT_PROTOTYPES`. Finch nie definiuje makr C, więc dołączenia umieść w małym nagłówku obok programu i zaimportuj go: ```c // opengl.h #define GL_GLEXT_PROTOTYPES #include #include #include ``` Potem `import "opengl.h"`, `link "glfw"`, `link "GL"`. Parametry wyjściowe przekazujesz przez `addr(...)` (`glGenBuffers(1, addr(vbo))`), dane bufora przez `.ptr` (`vertices.ptr`), a przesunięcia w bajtach przez `ptr(...)` (`glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, ptr(8))`). - **Vulkan**: `import "vulkan/vulkan.h"` i `link "vulkan"`. Struktury „create info” budujesz z nazwanymi polami (brakujące są zerami), uchwyty to `ptr`, a listy pobierasz typowym wzorcem „dwóch wywołań”: raz po liczbę, raz z `lista.ptr` po `lista.resize(liczba)`. Makra-funkcje, jak `VK_MAKE_API_VERSION`, nie są dostępne; policz liczbę sam (`1 << 22` to Vulkan 1.0). ### Co jeszcze nie działa - **Unie** C przez wartość i struktury z **polami bitowymi** przez wartość (wskaźniki do nich działają). - **Makra-funkcje** i makra, które nie są pojedynczą liczbą. - `long double`, liczby 128-bitowe. --- ## 18. Błędy ### Błędy jako wartości Niektóre porażki są normalne: użytkownik wpisze `abc`, pliku nie ma. Finch obsługuje je bez wyjątków i bez ukrytych skoków. Funkcja, która może się nie udać, mówi to znakiem `!` po typie wyniku i kończy się porażką przez `return error("komunikat")`: ```c fn port_z_tekstu(str tekst) -> int! { n := int(tekst) or { return error("'" + tekst + "' to nie liczba") } if n < 1 || n > 65535 { return error("port " + str(n) + " jest poza zakresem") } return n } fn zapisz(str sciezka, str tekst) -> ! { // może się nie udać, nic nie oddaje try write_file(sciezka, tekst) } ``` Wywołujący **musi** obsłużyć porażkę, na jeden z trzech sposobów (zapomnienie to błąd kompilacji): | Kod | W razie porażki | |---|---| | `port := port_z_tekstu(s) or 8080` | użyj tej wartości (liczonej tylko przy porażce; może to być kolejne wywołanie z `or`) | | `port := port_z_tekstu(s) or { print(err); return }` | wykonaj blok; `err` to komunikat (`str`). Blok musi wyjść (`return`, `break`, `continue`, `exit`), chyba że wynik nie jest używany. | | `port := try port_z_tekstu(s)` | zakończ bieżącą funkcję tym samym błędem (musi też móc się nie udać) | ```c fn wczytaj(str sciezka) -> Konfig! { tekst := try read_file(sciezka) port := try port_z_tekstu(tekst.trim()) return Konfig(port: port) } fn main() -> ! { // main też może się nie udać: błąd zostanie wypisany, a kod wyjścia to 1 konfig := try wczytaj("app.conf") ... } ``` Funkcje wbudowane, które mogą się nie udać, działają tak samo: `int(tekst)`, `float(tekst)`, `read_file`, `write_file`, `delete_file`. Bez `or` / `try` zachowują się jak wcześniej (`int("x")` zatrzymuje program, `write_file` oddaje `bool`). Pod spodem funkcja, która może się nie udać, zwraca wartość z flagą i komunikatem: bez alokacji przy sukcesie, bez zwijania stosu, a porażka kosztuje tyle, co zbudowanie komunikatu. ### Błędy kompilacji ``` gra.fch:12:9: error: 'wynik' must be int, but this is str 12 | wynik = "wysoki" | ^ ``` Format: `plik:linijka:kolumna: error: wyjaśnienie`, a pod spodem linijka ze znakiem `^`. Komunikaty są po angielsku. ### Błędy w trakcie działania Zamiast niezdefiniowanego zachowania (jak w C) Finch zatrzymuje się z komunikatem i kodem wyjścia 1: | Komunikat | Przyczyna | |---|---| | `runtime error: division by zero` | `/` albo `%` przez zmienną równą 0 | | `runtime error: division overflows …` | najmniejsza liczba ze znakiem podzielona przez −1 | | `runtime error: index 5 is out of range (the length is 3)` | `a[5]` na krótszej tablicy albo tekście | | `runtime error: pop() on an empty array` | | | `runtime error: used .value on a null pointer` | także `.pole` i `[i]` przez `null` | | `runtime error: can't turn "x" into int` | `int(...)` / `float(...)` na tekście, który nie jest liczbą | | `runtime error: can't read the file "…"` | `read_file` na brakującym albo nieczytelnym pliku (obsłuż to przez `or`) | | `runtime error: the key "x" is not in the map …` | `m["x"]`, gdy mapa nie ma takiego klucza (użyj `.has` albo `.get`) | | `runtime error: called .f() on a null pointer` | metoda wywołana przez `null` w `ptr[T]` | --- ## 19. Edytory: VS Code, Kate i inne Wszystkie funkcje edytorów pochodzą z jednego serwera języka, `finch lsp`, który używa prawdziwego kompilatora: błędy na bieżąco, typy i opisy po najechaniu myszą, idź do definicji, podpowiedzi (pola, metody, metody map i tablic po `.`, zawartość modułów, nazwy z nagłówków C), konspekt pliku i podpowiedzi parametrów. ### Kate (oraz KWrite, KDevelop) ```sh editors/kate/install.sh ``` Instaluje podświetlanie (`~/.local/share/org.kde.syntax-highlighting/syntax/finch.xml`) i dopisuje `finch` do ustawień klienta LSP w Kate, zachowując twoje pozostałe serwery. Uruchom Kate ponownie i włącz wtyczkę **LSP Client**. Żeby uruchamiać programy, dodaj `finch run %f` jako cel we wtyczce **Build & Run**; komunikaty Fincha `plik:linia:kolumna: error:` są wtedy klikalne. Szczegóły: `editors/kate/README.md`. ### VS Code Rozszerzenie **Finch** (`editors/vscode`, dołączane też do każdego wydania jako plik `.vsix`) daje: podświetlanie składni, błędy na bieżąco, podpowiedzi (także pola i metody po `.`), typy po najechaniu myszą, idź do definicji (F12), konspekt pliku, podpowiedzi parametrów, szablony i przycisk ▶ **Run** (`Ctrl+F5`). Błędy z **Finch: Build This File** trafiają do panelu Problems. Instalacja: Rozszerzenia → `…` → *Install from VSIX…* → wybierz `finch-lang-*.vsix`. Rozszerzenie uruchamia `finch` z PATH; jeśli jest gdzie indziej, ustaw **Finch: Path** w ustawieniach. ### Inne Neovim, Helix, Zed, Emacs, Sublime i każdy inny edytor obsługujący Language Server Protocol: uruchamiaj `finch lsp` dla plików `.fch` (stdin/stdout, bez opcji). ## 20. Debugowanie ```sh finch build gra.fch -g -O0 -o gra gdb ./gra (gdb) break gra.fch:12 (gdb) run (gdb) bt # gdzie jesteśmy, przez które funkcje (gdb) info locals # wszystkie zmienne (gdb) print gracz.zycia ``` `-g` dodaje informacje dla debuggera (linijki, funkcje, zmienne, pola struktur). `-O0` zostawia wszystkie zmienne widoczne; bez niego optymalizator może część z nich usunąć. Na Windowsie `-g` zapisuje format CodeView, który czyta debugger Visual Studio i WinDbg. --- ## 21. Rozwiązywanie problemów | Problem | Rozwiązanie | |---|---| | `can't find the C header 'x.h'` | Brakuje plików deweloperskich biblioteki. Zainstaluj je (Debian: `libx-dev`; Nix: dopisz do `shell.nix`). | | `… come from "x.h", but its library isn't linked` | Dopisz `link "nazwa"` na górze pliku. | | `the library 'x' wasn't found` | Nie jest zainstalowana albo nazwa jest zła. Na Niksie dopisz ją do `shell.nix` i pracuj w `nix-shell`. | | `the C function 'f' can't be used from Finch yet` | Używa unii, pól bitowych albo innego nieobsługiwanego typu przez wartość. Poszukaj wariantu ze wskaźnikami. | | `can't find the module 'x'` | Połóż `x.fch` obok importującego pliku albo ustaw `FINCH_PATH`. | | `couldn't build the Finch runtime` | Brak działającego kompilatora C. Zainstaluj gcc lub clang albo ustaw `CC`. | | Biblioteka nie znajduje się przy starcie programu | Zlinkowano ją z folderu, którego system nie przeszukuje. Uruchamiaj w tym samym `nix-shell` albo zainstaluj ją systemowo. | | Windows: `finch` nie linkuje (błędy `LNK…` o `libcmt`, `kernel32`) | Zainstaluj Visual Studio Build Tools z *Desktop development with C++*. | | Windows: `finch.exe` się nie uruchamia (brak `libclang.dll`) | Trzymaj `libclang.dll` obok `finch.exe`. | | macOS: `finch` się nie uruchamia (`Library not loaded: …libLLVM…`) | `brew install llvm@21`. | | macOS: `can't find the C header 'stdio.h'` | Zainstaluj narzędzia wiersza poleceń: `xcode-select --install`. | | `--target arm64`: `no C compiler found to link with` | Zainstaluj `aarch64-linux-gnu-gcc` (Debian: `gcc-aarch64-linux-gnu`) albo ustaw `FINCH_CC`. | | `clang` w `nix-shell` nie widzi `stdio.h` | Masz stary `shell.nix`: `llvmPackages.clang` musi być przed `llvmPackages.libclang`. | | Program nigdy się nie kończy | Warunek pętli nigdy nie staje się fałszywy. Naciśnij Ctrl+C. | --- ## 22. Struktura projektu i testy ``` Finch/ ├── src/ kompilator, w Finchu (lekser, parser, gen: LLVM IR jako tekst, cimport: libclang, lsp, main ...) ├── std/ biblioteka standardowa, w Finchu: json, path, time, proc ├── runtime/ finch_rt.c: mała biblioteka uruchomieniowa (teksty, tablice, mapy, wejście, pliki) ├── bootstrap/ build.sh, install.sh i ziarna (własny IR kompilatora, po jednym na system) ├── examples/ hello, tour, types, structs, todo, guess, c_import, window, opengl, vulkan, raylib, llvm ├── tests/ │ ├── run/ new/ programy + dokładny wynik (.out) i wejście (.in) │ ├── fail/ new/fail/ programy, które muszą się nie udać, z oczekiwanym błędem w 1. linijce │ ├── run.sh uruchamia testy (MEMCHECK=1 sprawdza też pamięć valgrindem) │ ├── cross.sh każdy test zbudowany na Windows / ARM64 i uruchomiony w Wine / QEMU │ └── lsp_test.py serwer języka, obsługiwany jak przez edytor ├── editors/ rozszerzenie VS Code (vscode/), podświetlanie i konfiguracja LSP dla Kate (kate/) ├── docs/ ta dokumentacja (en, pl), łącznie ze ściągą └── shell.nix środowisko deweloperskie Nix ``` ```sh tests/run.sh # programy, odmowy, buildy z -g, biblioteka współdzielona, serwer języka MEMCHECK=1 tests/run.sh # to samo pod valgrindem: bez wycieków i złych dostępów do pamięci tests/cross.sh windows # każdy test zbudowany na Windowsa i uruchomiony w Wine tests/cross.sh arm64 # każdy test zbudowany na Linuksa ARM64 i uruchomiony w QEMU ``` --- ## 23. Enumy i match **Enum** to typ z krótką listą nazwanych wartości. ``` enum Kolor { Czerwony, Zielony, Niebieski } enum Status { Ok = 200, Brak = 404 } // wariantowi można nadać numer k := Kolor.Zielony print(k) // Zielony print(int(Status.Brak)) // 404 print(Kolor(2)) // Niebieski: liczba zamieniona na enum (sprawdzana: Kolor(7) to błąd) ``` Warianty pisze się `Kolor.Czerwony`. Można je porównywać przez `==` i `!=` (nie przez `<`), używać jako klucze map, pola struktur i elementy tablic, a enum może mieć metody jak struktura: `fn Kolor.nastepny() -> Kolor { ... }`. **match** wybiera, co zrobić, na podstawie wartości — zamiast drabinki `if`: ``` match k { Czerwony -> print("ciepły") // w matchu na enumie wystarczy sama nazwa Zielony, Niebieski -> print("zimny") // kilka wartości w jednej gałęzi } rozmiar := match n { // jako wyrażenie: daje wartość 1, 2, 3 -> "mały" 4, 5 -> "średni" else -> "duży" } match slowo { "koniec" -> { print("pa") return } else -> print("co?") } ``` `match` działa na enumach, liczbach całkowitych, znakach, tekście i bool. Gałęzie sprawdzane są po kolei. Match na enumie musi obsłużyć **każdy wariant** albo kończyć się `else` (kompilator wskaże brakujące); każdy inny match potrzebuje `else`. W wyrażeniu wszystkie gałęzie dają ten sam typ. ## 24. Typy generyczne Napisz funkcję lub strukturę raz dla dowolnego typu, z typem jako nazwą w nawiasach kwadratowych: ``` fn max[T](T a, T b) -> T { if a > b { return a } return b } struct Stos[T] { []T elementy } fn Stos[T].dodaj(T x) { self.elementy.push(x) } print(max(3, 9), max("jabłko", "gruszka")) // T wynika z argumentów print(max[float](1, 2.5)) // albo zapisane wprost, gdzie nie da się go ustalić s := Stos[int]() // generyczną strukturę zawsze pisze się z typem s.dodaj(7) ``` Parametrów może być kilka (`struct Para[A, B]`), typy można zagnieżdżać (`Stos[Para[int, str]]`). Każde użycie tworzy własną kopię kodu, więc generyk jest tak szybki jak kod napisany ręcznie. Nie ma ograniczeń: jeśli `T` nie potrafi tego, co robi funkcja (`a > b` na strukturze), błąd mówi o tym i podaje, którą wersję budowano, np. `(while building wiekszy[Punkt])`. ## 25. Biblioteka standardowa Moduły dołączone do Fincha, napisane w Finchu. `import json` szuka najpierw `json.fch` obok Twojego pliku, potem w bibliotece — więc Twój własny plik o tej nazwie ma pierwszeństwo. | Moduł | Co robi | |---|---| | `path` | `join`, `base`, `dir`, `ext`, `stem`, `parts`, `clean`, `is_abs`: ścieżki jako tekst, rozdzielone `/` | | `time` | `now()`, `millis()` (zegar do mierzenia), `sleep(ms)`, `date(t)`, `local(t)`, `format(t, "%Y-%m-%d")`, `days_in_month` | | `proc` | `run(cmd)` (kod wyjścia), `output(cmd)` (co wypisało; błąd, jeśli się nie udało), `env(nazwa, domyślna)`, `pid()`, `cwd()` | | `json` | `parse(tekst)`, `stringify(v)`, `pretty(v)` oraz typ wartości `Json` z `get`, `at`, `set`, `push`, `has`, `str_or`, `int_or` ... | ``` import json import path dok := try json.parse(read_file("config.json")) nazwa := dok.get("name").str_or("bez nazwy") // brakujący klucz to null, więc łańcuch nigdy się nie psuje dok.set("name", json.new_text(nazwa + "!")) write_file(path.join("out", "config.json"), json.pretty(dok)) ``` ## 26. Obecne ograniczenia Jeszcze nie ma: - Interfejsów i enumów, których warianty niosą wartości (`Kolo(promien)`). - Tekstu świadomego Unicode: `.len`, `s[i]` i `upper()` działają na bajtach / ASCII. - Wątków. - Windowsa na ARM64, systemów 32-bitowych, WebAssembly. Plan rozwoju jest w [README](../../README.pl.md#plan-rozwoju).