Mojo 学习 —— 基本语法

我觉得它很多地方更像 rust 一点，例如它没有继承，但是可以用特性（trait）来实现相同的功能。

文档中也提到了，Mojo 是一种年轻的语言，有许多特性还不完整。目前并不适合初学者，即使是这个基础部分的介绍也需要一些编程经验。^v^

语法

Mojo 是作为 Python 的超集而设计的，基本沿用了 Python 的语法，所以很多 Mojo 代码看起来和 Python 很像。

变量

变量是一个存放值或对象的名称。在 Mojo 中，所有变量都是可变的，如果要定义在运行时不可变的变量，可以使用定义别名（alias）的方式。

在早期的 Mojo 版本中，可以用 let 来声明不可变变量，但是后面为了简化语言，以及一些其他原因，把它删除了

未声明变量

Mojo 中允许使用 Python 形式的变量定义方式，即

name = value

但是这种声明方式只能在 def 函数和 REPL 环境中使用，不能在 fn 函数和 struct 范围内使用，所以尽量不要使用这种方式

声明变量

Mojo 使用 var 关键字来声明变量，可以在声明的时候直接赋值

var name = 'Tom'

编译器会自动推断出变量 name 的类型，此时 name 的类型为 StringIteral，即字符串字面量

也可以先声明变量的类型，然后延迟赋值，即后面用到之后在给它赋值。例如

var age: Int
age = 19

这个可以理解为 Python 中的，先给变量赋值一个 None，后面修改变量的值

age = None
age = 19

Mojo 声明是强类型的，不能将一种类型的值赋值给另一种类型的值，除非目标类型定义了隐式转换规则。例如，将一个字符串类型（StringIteral）的值赋值给一个整数类型的变量，会报错

var age: Int = '19'
// error: cannot implicitly convert 'StringLiteral' value to 'Int' in 'var' initializer

反过来的话，将一个整数赋值给字符串，是可以的

var name: String = 19

这是为什么呢？

其实，这种赋值方式调用了 String 类型的构造函数（与 Python 中的 __init__ 类似），即下面两种方式是等价的

var name: String = 19
var name = String(19)

也就是说，构造函数可以接受一个整数类型的值，并将其转换为 String 类型，这个构造函数的形式大概是这样子的

fn __init__(inout self, num: Int)

两种方式的区别

这两种方式在变量作用域上会有一些区别。例如，在 def 函数内

def lexical_scopes():
    var num = 10
    var dig = 1
    if True:
        print("num:", num)  # Reads the outer-scope "num"
        var num = 20        # Creates new inner-scope "num"
        print("num:", num)  # Reads the inner-scope "num"
        dig = 2             # Edits the outer-scope "dig"
    print("num:", num)      # Reads the outer-scope "num"
    print("dig:", dig)      # Reads the outer-scope "dig"

lexical_scopes()
# num: 10
# num: 20
# num: 10
# dig: 2

var 在 if 语句块内定义一个新的变量，遮蔽了外部变量的值，同时它可以修改在外部定义的变量的值。而对于未声明的方式

def function_scopes():
    num = 1
    if num == 1:
        print(num)   # Reads the function-scope "num"
        num = 2      # Updates the function-scope variable
        print(num)   # Reads the function-scope "num"
    print(num)       # Reads the function-scope "num"

function_scopes()
# 1
# 2
# 2

可以看成是赋值，会修改变量的值，而不是遮蔽外部变量

函数

Mojo 函数可以使用 fn 或 def 来声明。

• fn（Rust style）：强制类型检查和内存安全行为

fn greet2(name: String) -> String:
    return "Hello, " + name + "!"

• def（Python style）：可以不声明类型且包含动态行为

def greet(name):
    return "Hello, " + name + "!"

这两个函数返回结果是一样的，但是 fn 函数提供了编译时检查，以确保函数接收和返回正确的类型。而 def 函数如果接收到错误的类型，可能会在运行时失败。

目前 Mojo 不支持顶层代码，需要在 .mojo 中定义一个 mian 函数，作为程序的入口。可以使用 def 或 fn 定义

fn main():
    print("Hello Mojo")

参数的值所有权问题

def 和 fn 在参数值传递上也存在区别，def 函数是“按值”接收参数。而 fn 函数可以指定值的传递方式，包括三种

1. owned：传递值
2. inout：传递可变引用
3. borrowed：传递不可变引用（借用）

这个特性与 Mojo 的值所有权模式有关，这一模式确保在任何给定时间只有一个变量“拥有”一个值（但允许其他变量接收对它的引用）来保护您免受内存错误的影响。然后，所有权确保在所有者的生命周期结束时销毁值（并且没有未完成的引用）。这一点与 rust 基本上是一样

在后面的章节中再详细讨论这一问题

结构体

数据类型可以用 struct 定义为结构体，它与 Python 中的 class 类似：都支持方法、字段、运算符重载以及用于元编程的装饰器等。

Mojo 的结构体是完全静态的，在编译时就已经绑定，不允许动态派发或在运行时对结构体进行任何更改。(Mojo 未来还将支持 Python 风格的类，但现在还不行）。

例如，定义一个包含两个变量的结构体

struct MyPair:
    var first: Int
    var second: Int

    fn __init__(inout self, first: Int, second: Int):
        self.first = first
        self.second = second

    fn dump(self):
        print(self.first, self.second)

使用也和 Python 中的类很像

fn main():
    var mine = MyPair(2, 4)
    mine.dump()

特性

特性这一点和 rust 基本一样，trait 我觉得它在某方面有点像是抽象类获取其他语言所说的接口，特性中定义的所有函数，结构体都要实现，才能说它符合该特性的。

目前特性只支持方法，且无法在 trait 中实现默认的行为。

使用特性，可以限制某些函数或结构体只能应用于实现了某种（或几种）特性的任何类型中，从而实现泛型

例如，定义一个必须包含 say 方法的特性

trait SomeTrait:
    fn say(self, x: Int): ...

然后创建一个符合该特性的结构体，需要实现 say 方法。

@value
struct SomeStruct(SomeTrait):
    fn say(self, x: Int):
        print("hello traits", x)

暂时别管 @value 在干嘛，它只是给结构体加了点东西

然后将 trait 作为函数的编译时参数类型，并调用该类型包含的 say 方法。

fn fun_with_traits[T: SomeTrait](x: T):
    x.say(42)

fn main():
    var thing = SomeStruct()
    fun_with_traits(thing)
// hello traits 42

关于中括号和小括号的区别，将在下面介绍

函数 fun_with_traits 定义了运行时参数 x 的类型是所有符合 SomeTrait 特性的数据类型，而所有符合 SomeTrait 特性的类型，都有一个 say 方法，所以这个变量一定可以调用 say 方法。

因此，fun_with_traits 被称为 “泛型函数”，因为它接受的是一种泛化的类型，而不是一种特定的类型。

参数化

在其他编程语言中，对于 parameter 和 argument 并没有明显的区分，很多时候都把它们当做一个东西。

但是在 Mojo 中，这两个单词指的是不同的东西

• parameter 指的是编译时参数，是一个编译时变量，在运行时会变成常数，并在方括号（[]）中声明
• argument 指的是函数参数，是一个运行时参数，在圆括号（()）中声明

看一个例子，定义一个 repeat 函数，可以打印字符串多次

fn repeat[count: Int](msg: String):
    for i in range(count):
        print(msg)

其中打印次数 count 是 parameter，打印的字符串 msg 是 argument

fn main():
    repeat[3]("Hello")

将会打印 Hello 三次

通过指定 count 作为编译时参数，Mojo 编译器可以优化函数，因为该值保证在运行时不会改变。编译器有效地生成了一个唯一版本的 repeat() 函数，该函数只重复信息 3 次。这使得代码的性能更高，因为运行时需要计算的内容更少。

类似地，也可以用在结构体上，更具体的内容后面再说。

与 Python 交互

目前 Mojo 还不是一个完整的 Python 超集，但可以导入 Python 中的模块

from python import Python

fn main():
    try:
        var re = Python.import_module('re')
        var list = re.findall(r'\d+', 'hello 42 I\'m a 32 string 30')
        print(list)
    except e:
        print(e)
# ['42', '32', '30']

其他

其他基本上和 Python 的语法差不多，像字符串可以使用单引号、双引号和三引号，使用缩进区分代码块，注释也是一样的，没啥好说