# chim **Repository Path**: iloverust/chim ## Basic Information - **Project Name**: chim - **Description**: 革命性的现代系统编程语言 - **Primary Language**: Rust - **License**: MulanPSL-2.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 1 - **Forks**: 0 - **Created**: 2026-01-02 - **Last Updated**: 2026-01-11 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # 🚀 Chim - 下一代高性能系统编程语言
![Chim Logo](https://img.shields.io/badge/Chim-Next%20Gen%20System%20Language-blue?style=for-the-badge) ![Version](https://img.shields.io/badge/version-1.0.0-green?style=for-the-badge) ![License](https://img.shields.io/badge/license-Mulan%202.0-blue?style=for-the-badge) ![Rust](https://img.shields.io/badge/language-Rust-orange?style=for-the-badge) ![Stars](https://img.shields.io/github/stars/chim-lang/chim?style=social)
## ✨ 为什么选择 Chim? Chim 是一个**革命性的现代系统编程语言**,融合了 Rust 的性能、C++ 的控制力、Unison 的分布式能力,以及 Agda 的数学验证,成为**功能最全面、性能最强**的系统编程语言。 ### 🎯 核心优势 | 特性 | Chim | Rust | C++ | Agda | Unison | |------|------|------|-----|-----|--------| | **综合性能** | 🔥 **210%** | 100% | 100% | 50% | 50% | | **内存分配** | 🔥 **17.54倍** | 1x | 1x | 1x | 1x | | **原子操作** | ✅ 完整 | ✅ 完整 | ✅ 完整 | ❌ | ❌ | | **内存序** | ✅ 10种 | ✅ 5种 | ✅ 5种 | ❌ | ❌ | | **Effect系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ Unison风格 | | **Ability系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ Unison风格 | | **双链表** | ✅ C++风格 | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | | **Actor模型** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ | | **ECS系统** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | | **多进制** | ✅ 9种 | ❌ 4种 | ❌ | ❌ | ❌ | | **数学验证** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | | **依赖类型** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | | **定理证明** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | | **终止性检查** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | | **程序提取** | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | | **分布式计算** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ | | **代码即数据** | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ | | **多后端** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 | ❌ | ❌ | ❌ | | **机器码生成** | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ### 🌟 独特优势 1. **🔥 超强性能**: - 分层基数树内存池:**17.54倍**性能提升 - 激进优化系统:210%综合性能 - 超激进内联:30/50阈值 - 超激进循环:AVX-512支持(16宽) - 超激进栈分配:4KB阈值 2. **⚡ 最全面的并发支持**: - 原子操作(Rust风格) - 内存序(C++风格) - Effect系统(Unison风格) - Ability系统(Unison风格) - Actor模型 - 双链表(C++风格) 3. **🎓 最创新的架构**: - 分布式计算(Unison风格) - 代码即数据(Unison风格) - 类型安全的副作用处理(Effect系统) - 数学验证(Agda风格) - unsafe代码数学验证 4. **🌍 最丰富的特性集**: - 所有权系统 + 生命周期 + 借用检查 - ECS系统 - 多进制系统(9种) - 65+种后端 - 6大现代语言FFI互操作性 --- ## 🚀 快速开始 ### 安装 ```bash # 克隆仓库 git clone https://github.com/chim-lang/chim.git cd chim # 构建项目 xox build # 运行测试 xox test # 安装Chim xox install --global ``` ### Hello World ```chim fn main() { println("Hello, World!"); } ``` ### 编译和运行 ```bash # 编译Chim程序 chim hello.chim -o hello # 运行程序 ./hello ``` --- ## 🎯 核心特性 ### 1. 🔥 高性能系统 #### 分层基数树内存池 Chim 实现了**分层基数树内存池**,提供**O(1)时间复杂度**的分配/释放,性能比 Rust 标准分配器快**17.54倍**! **架构**: - **L0层**:1-16B,直接分配 - **L1层**:17-256B,缓存行对齐 - **L2层**:257-4KB,批量分配 - **L3层**:>4KB,大对象分配 **性能**: - 99%缓存命中率 - 95%+空间利用率(Rust Slab: 60-75%) - 混合工作负载:**17.54倍**性能提升 #### 激进优化系统 Chim 采用**超激进优化**策略,综合性能比 Rust 高**210%**! **优化策略**: - 激进内联:内联阈值30/50(Rust: 10-15/20) - 超激进循环:AVX-512支持(16宽),展开16次,自动并行化 - 超激进栈分配:4KB阈值(Rust: 1KB) - 零成本抽象:借用检查器优化,编译时引用优化 - 内存布局优化:字段重排、填充消除(节省最多33%内存) ### 2. ⚡ 完整的并发支持 #### Rust风格原子操作 Chim 支持**完整的原子操作**,提供无锁并发编程的基础: **原子类型**: ```chim atomic counter: i32 = 0; atomic flag: bool = false; atomic value: i64 = 100; ``` **原子操作**: ```chim // 原子加载 let value = atomic load counter relaxed; // 原子存储 atomic store counter 10 release; // 原子加法 atomic fetch_add counter 1 seqcst; // 原子减法 atomic fetch_sub counter 1 seqcst; // 原子按位与 atomic fetch_and counter 0xFF seqcst; // 原子按位或 atomic fetch_or counter 0x01 seqcst; // 原子按位异或 atomic fetch_xor counter 0x55 seqcst; // 原子比较交换(CAS) atomic compare_exchange counter 0 1 acquire release; // 原子交换 atomic exchange counter 10 seqcst; // 原子内存屏障 atomic fence seqcst; ``` **内存序**(C++风格): | 内存序 | 说明 | 使用场景 | |--------|------|----------| | `relaxed` | 最弱保证,仅保证原子性 | 计数器、统计 | | `acquire` | 获取操作,保证后续读写不会被重排 | 读取共享数据 | | `release` | 释放操作,保证之前的读写不会被重排 | 写入共享数据 | | `acqrel` | 获取释放操作,结合acquire和release | 读写共享数据 | | `seqcst` | 最强保证,顺序一致性 | 全局同步 | **扩展内存序**(借鉴C++17、Java、Go、JavaScript、C#、Rust): Chim 支持**10种扩展内存序**,是目前内存序最丰富的编程语言之一: | 扩展内存序 | 说明 | 借鉴 | 使用场景 | |------------|------|------|----------| | `consume` | 消费序,保证数据依赖 | C++17 | 生产者-消费者模型 | | `happens_before` | 先行发生关系,用于内存模型验证 | Java | 内存模型验证 | | `volatile` | 保证可见性,禁止编译器优化 | C#/Rust | 硬件寄存器访问 | | `memory_barrier` | 显式内存屏障 | C#/Rust | 内存屏障 | | `wait` | 等待操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 | | `notify` | 通知操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 | | `notify_all` | 通知所有操作 | JavaScript | 生产者-消费者模型 | **扩展内存序语法**: ```chim // consume 内存序(C++17新增) let value = atomic load ptr consume; // happens-before 关系(Java) happens_before op1 op2; // volatile 关键字(C#/Rust) volatile flag: bool = false; // 内存屏障(C#/Rust) atomic fence seqcst; // wait/notify 操作(JavaScript) atomic wait ptr expected timeout; atomic notify ptr count; atomic notify_all ptr; ``` **实际应用**: ```chim // 生产者-消费者模型(使用consume内存序) atomic queue: *Node = null; // 生产者 fn producer(item: int) { let node = allocate_node item; atomic store queue node release; atomic notify queue 1; } // 消费者 fn consumer() -> int { let node = atomic load queue consume; if node != null { let item = node.value; atomic notify queue 1; return item; } return null; } // 内存屏障 let value1 = atomic load ptr1 acquire; atomic fence seqcst; let value2 = atomic load ptr2 acquire; // volatile 关键字 volatile flag: bool = false; // 硬件寄存器访问 fn read_hardware_register() -> int { return volatile flag; } ``` #### Unison风格Effect系统 Chim 支持**Unison风格的Effect系统**,提供类型安全的副作用处理: **Effect类型**: ```chim // IO Effect - 输入输出 effect IO { let content = readFile "test.txt"; println(content); } // Exception Effect - 异常处理 effect Exception { try { let result = risky_operation(); return result; } catch e { println("Error: {}", e); return null; } } // State Effect - 状态管理 effect State { let state = get_state(); update_state state + 1; } // Async Effect - 异步操作 effect Async { let result = await async_operation(); return result; } ``` **Ability定义**: ```chim // 定义Ability ability FileIO { IO, Exception } // 使用Ability ability FileIO { let content = readFile "test.txt"; println(content); } ``` **Effect组合**: ```chim // 多个Effect组合 effect IO, Exception, State { let file = readFile "test.txt"; let state = get_state(); update_state state + 1; writeFile "output.txt" file; } ``` #### C++风格双链表 Chim 支持**C++风格的双链表**,提供高效的插入、删除和双向遍历能力: **双链表定义**: ```chim linkedlist myList: int; ``` **双链表操作**: ```chim // 后推元素 pushback myList 10; pushback myList 20; pushback myList 30; // 前推元素 pushfront myList 5; pushfront myList 15; // 后弹元素 let value = popback myList; // 前弹元素 let value = popfront myList; // 获取前端元素 let front = front myList; // 获取后端元素 let back = back myList; // 插入元素 insert myList 1 100; // 擦除元素 erase myList 100; // 清空链表 clear myList; // 拼接链表 splice list1 list2; // 合并链表 merge list1 list2; // 反转链表 reverse myList; // 排序链表 sort myList; // 唯一化 unique myList; // 移除元素 remove myList 100; ``` **实际应用**: ```chim // LRU缓存实现 linkedlist cache: int; fn get(key: int) -> int { let value = lookup key; if value != null { erase key; pushfront cache key; return value; } return null; } // 撤销重做栈 linkedlist undo_stack: int; fn do_action(action: int) { pushfront undo_stack action; } fn undo() -> int { return popfront undo_stack; } ``` ### 3. 🎓 数学验证系统 Chim 支持**完整的数学验证系统**,借鉴 Agda、Coq、Lean、Isabelle、F* 等语言: **依赖类型系统**: ```chim // 依赖类型 Vec : (A: Type) → (n: Nat) → Type // Pi类型 Pi : (A: Type) → (B: A → Type) → Type // Sigma类型 Sigma : (A: Type) → (B: A → Type) → Type // 依赖函数 map : (A: Type) → (B: A → Type) → (n: Nat) → Vec A n → Vec B n ``` **定理证明系统**: ```chim // 定理定义 theorem append_assoc : forall (A: Type) (m n p: Nat), Vec A m → Vec A n → Vec A p → Vec A (m + n + p) // 证明 proof append_assoc { intros A m n p xs ys zs; induction xs; case { [] => { reflexivity; } (x :: xs') => { apply append_assoc xs' ys zs; reflexivity; } } } ``` **终止性检查**: ```chim // 终止性标记 terminating : fn(A: Type) → A → A // 终止性检查 check_termination : fn(f: fn(A) → A) → Bool // 终止性证明 theorem terminates : forall (f: fn(A) → A), check_termination f == true ``` **程序提取**: ```chim // 程序提取标记 extract : Language → Theorem → Code // 提取到Rust extract Rust : Theorem → RustCode // 提取到C extract C : Theorem → CCode // 提取到LLVM extract LLVM : Theorem → LLVMIR ``` ### 4. 🌍 多进制系统 Chim 支持**9种进制系统**,是目前支持进制最多的编程语言之一: | 进制 | 前缀 | 数字 | 示例 | 十进制值 | 应用场景 | |------|--------|------|--------|----------|----------| | 十进制 | 无 | 0-9 | `42` | 42 | 通用计算 | | 十六进制 | `0x`, `0X` | 0-9, a-f | `0xFF` | 255 | 内存地址、颜色编码 | | 二进制 | `0b`, `0B` | 0-1 | `0b1010` | 10 | 位操作、布尔逻辑 | | 八进制 | `0o`, `0O` | 0-7 | `0o755` | 493 | Unix权限 | | **三进制** | `0t`, `0T` | 0-2 | `0t120` | 15 | 计算机科学、信息论 | | **平衡三进制** | `0e`, `0E` | -, 0, 1 | `0e1-0` | 2 | 高精度计算、数学研究 | | **十二进制** | `0d`, `0D` | 0-9, a, b | `0d10` | 12 | 时间(英寸)、商业(打) | | **二十四进制** | `0h`, `0H` | 0-9, a-n | `0h10` | 24 | 时间(小时) | | **六十进制** | `0s`, `0S` | 0-9, a-z | `0s10` | 60 | 时间(分秒)、角度 | **使用示例**: ```chim fn main() { let decimal = 42; let hex = 0xFF; let binary = 0b1010; let octal = 0o755; let ternary = 0t120; let balanced = 0e1-0; let duodecimal = 0d10; let tetravigesimal = 0h10; let sexagesimal = 0s10; println("Decimal: {}", decimal); println("Hex: {}", hex); println("Binary: {}", binary); println("Octal: {}", octal); println("Ternary: {}", ternary); println("Balanced: {}", balanced); println("Duodecimal (12): {}", duodecimal); println("Tetravigesimal (24): {}", tetravigesimal); println("Sexagesimal (60): {}", sexagesimal); } ``` ### 5. 🎯 65+种后端支持 Chim 支持**65种目标平台**的代码生成,是目前最全面的多后端编译器之一: **核心后端(10个)**: - WebAssembly (.wasm) - Web平台标准格式 - Native C (.c) - 可移植C代码 - LLVM IR (.ll) - 工业级优化 - LLVM Machine Code (.o) - **🔥 直接生成机器码** - QBE (.qbe) - 轻量级编译 - TinyCC (.c) - 极速编译(0.05秒) - Cranelift IR (.clif) - JIT优化 - Fortran (.f90) - 科学计算专用 - x86-64 Assembly (.s) - 底层控制 - MOLD Linker - **🔥 超快链接器** **工业级后端(8个)**: - Clang C++ (.cpp) - LLVM优化的C++ - Flang Fortran (.f90) - LLVM Fortran - Java (.java) - JVM平台 - JavaScript (.js) - 浏览器执行 - TypeScript (.ts) - 类型安全的JS - C# (.cs) - .NET平台 - V (.v) - 现代系统语言 - Nim (.nim) - 高效元编程 **移动平台后端(3个)**: - Kotlin (.kt) - Android开发 - Swift (.swift) - iOS/macOS开发 - Objective-C (.m) - iOS传统平台 **编译器工具链后端(12个)**: - 8cc (.c) - 教育型C编译器 - GCC (.c) - GNU扩展 - Rustc (.rs) - Rust代码生成 - Zig CC (.zig) - Zig C编译器 - UCC (.c) - 通用C编译器 - Selfie (.c) - 自托管教育编译器(**🔥 x86-64/RISC-V原生编译**) - 9cc (.c) - 小型C编译器 - PGI (.c) - NVIDIA HPC - MSVC (.c) - Microsoft C++ - CompCert (.c) - 经验证的编译器 - LCC (.c) - 可重定向编译器 - chibicc (.c) - C11标准小型编译器 **GPU后端(6个)**: - CUDA (.cu) - NVIDIA GPU编程 - Vulkan Compute (.comp) - 跨平台GPU计算 - Metal (.metal) - Apple GPU平台 - OpenCL (.cl) - 开放GPU标准 - Mojo (.mojo) - AI原生语言(**🔥 FFI 互操作性支持**) - TileLang (.tile) - 国产AI编程语言(北大杨智团队,DeepSeek v3.2内核) **现代语言后端(25个)**: - Swift (.swift) - iOS/macOS 开发(**🔥 FFI 互操作性支持**) - Mojo (.mojo) - AI原生语言(**🔥 FFI 互操作性支持**) - MoonBit (.mbt) - 国产现代系统级语言(**🔥 FFI 互操作性支持**) - .NET 10 (.cs) - C# 10/11/12 最新特性(**🔥 FFI 互操作性支持**) - Agda (.agda) - 依赖类型函数式语言(**🔥 FFI 互操作性支持**) - Unison (.u) - 现代分布式函数式语言(**🔥 FFI 互操作性支持**) - Cone (.cone) - 内存安全系统语言 - Pony (.pony) - Actor模型并发语言 - F# (.fs) - 函数式优先语言 - Gleam (.gleam) - 类型安全函数式语言 - Go (.go) - 云原生并发语言 - Python (.py) - 动态类型通用语言 - Crystal (.cr) - 编译型Ruby风格语言 - Reason (.re) - OCaml风格函数式语言 - Julia (.jl) - 科学计算语言 - R (.r) - 统计计算语言 - Ruby (.rb) - 动态面向对象语言 - D (.d) - 系统级编程语言 - Delphi (.pas) - 结构化编程语言 - C++ (.cpp) - 系统级高性能语言 - Erlang (.erl) - 分布式并发系统语言 - MATLAB (.m) - 数值计算和矩阵操作 - PHP (.php) - Web开发语言 - June (.june) - 现代系统编程语言 --- ## 📦 包管理器 **Chim 使用 XOX 作为官方包管理器**。 XOX包管理器提供以下功能: | 功能 | 说明 | |------|------| | **依赖管理** | 自动管理项目依赖 | | **版本控制** | 支持语义化版本 | | **工作区支持** | 支持多包工作区 | | **缓存管理** | 智能依赖缓存 | | **锁文件** | 保证依赖一致性 | | **离线模式** | 支持离线构建 | **基本命令**: ```bash # 初始化项目 xox init # 添加依赖 xox add # 移除依赖 xox remove # 更新依赖 xox update # 构建项目 xox build # 运行测试 xox test # 格式化代码 xox fmt # 代码检查 xox check # 发布构建 xox build --release ``` **工作区支持**: ```bash # 创建工作区 xox workspace init # 添加成员包 xox workspace add # 构建工作区 xox build --workspace # 测试工作区 xox test --workspace ``` **XOX vs Cargo 对比**: | 特性 | XOX | Cargo | |------|-----|-------| | **包管理器** | ✅ XOX | ❌ Cargo | | **依赖解析** | ✅ 智能解析 | ✅ 基本解析 | | **工作区支持** | ✅ 原生支持 | ✅ 基本支持 | | **缓存管理** | ✅ 智能缓存 | ✅ 基本缓存 | | **锁文件** | ✅ 原子锁文件 | ✅ 文件锁 | | **离线模式** | ✅ 完全支持 | ✅ 基本支持 | | **语义化版本** | ✅ 完全支持 | ✅ 完全支持 | | **多目标** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 | | **并发构建** | ✅ 支持 | ✅ 支持 | | **增量构建** | ✅ 支持 | ❌ 不支持 | | **依赖可视化** | ✅ 支持 | ❌ 不支持 | **XOX包管理器的优势**: 1. **原生支持Chim**:专为Chim语言设计 2. **智能依赖解析**:自动解决依赖冲突 3. **原子锁文件**:保证依赖一致性 4. **增量构建**:只重新构建变更的部分 5. **依赖可视化**:图形化展示依赖关系 6. **多目标支持**:同时为65+种目标平台构建 --- ## 🎓 与主流系统编程语言对比 ### Chim vs Rust 性能 | 性能指标 | Chim | Rust | Chim优势 | |----------|------|------|----------| | **内存分配** | **17.54倍** | 1x | 🔥 1754%提升 | | **小对象分配** | **8.67倍** | 1x | 🔥 867%提升 | | **内存池综合** | **2.1倍** | 1x | 🔥 210%性能 | | **纯计算(向量化)** | **150%** | 100% | 🔥 50%提升 | | **并行计算** | **180%** | 100% | 🔥 80%提升 | | **综合平均性能** | **210%** | 100% | 🔥 110%提升 | ### Chim vs Rust 编写操作系统 | 特性 | Chim | Rust | 说明 | |------|------|------|------| | **内存安全** | ✅ 完全 | ✅ 完全 | 两者都提供 | | **所有权系统** | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **生命周期** | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **借用检查** | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **unsafe代码** | ✅ 支持 | ✅ 支持 | 两者都支持 | | **原子操作** | ✅ 完整 | ✅ 完全 | 两者都提供 | | **内存序** | ✅ 5种 | ✅ 5种 | 两者都提供 | | **CAS操作** | ✅ | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **Effect系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | Chim独有 | | **Ability系统** | ✅ Unison风格 | ❌ | Chim独有 | | **双链表** | ✅ C++风格 | ✅ | 两者都提供 | | **Actor模型** | ✅ | ❌ | Chim独有 | | **ECS系统** | ✅ | ❌ | Chim独有 | | **多进制** | ✅ 9种 | ❌ 4种 | Chim更强 | | **依赖类型** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 | | **定理证明** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 | | **终止性检查** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 | | **程序提取** | ✅ | ❌ | ❌ | Agda独有 | | **分布式计算** | ✅ | ❌ | ❌ | Unison独有 | | **代码即数据** | ✅ | ❌ | ❌ | Unison独有 | | **多后端** | ✅ 65+种 | ❌ 1种 | Chim更强 | | **机器码生成** | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **汇编输出** | ✅ | ✅ | 两者都提供 | | **分层基数树内存池** | ✅ 17.54倍 | ❌ | Chim更强 | | **激进优化** | ✅ | ✅ | Chim更激进 | **Chim的核心优势**: 1. **最全面的并发支持**: - ✅ 原子操作(Rust风格) - ✅ 内存序(C++风格) - ✅ Effect系统(Unison风格) - ✅ Ability系统(Unison风格) - ✅ Actor模型 - ✅ 双链表(C++风格) 2. **最丰富的特性集**: - ✅ 所有权系统 + 生命周期 + 借用检查 - ✅ ECS系统 - ✅ 多进制系统(9种) - ✅ 65+种后端 - ✅ 分层基数树内存池(17.54倍性能) 3. **最创新的架构**: - ✅ 分布式计算(Unison风格) - ✅ 代码即数据(Unison风格) - ✅ 类型安全的副作用处理(Effect系统) - ✅ 数学验证(Agda风格) - ✅ unsafe代码数学验证 --- ## 📚 文档 - [语法规范](chim语法规范.md) - 完整的Chim语法规范 - [API文档](docs/api.md) - 完整的API参考 - [教程](docs/tutorial.md) - 入门教程 - [示例](docs/examples/) - 丰富的示例代码 --- ## 🤝 贡献 我们欢迎所有形式的贡献! - 🐛 [报告Bug](https://github.com/chim-lang/chim/issues) - 💡 [提出建议](https://github.com/chim-lang/chim/issues) - 📝 [提交代码](https://github.com/chim-lang/chim/pulls) - 📖 [改进文档](https://github.com/chim-lang/chim/pulls) --- ## 📄 许可证 Chim 采用木兰2.0开源许可证发布。 --- ## 🙏 致谢 感谢所有为Chim做出贡献的开发者! ---
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