最近 Matz 合并了我给 Spinel 的一个 PR，借这个机会介绍一下我在做的语言 Egg：https://github.com/femto/egg
Egg 是什么
Egg 编译成可移植的 C99，几个设计重点：
- 没有 GC，但内存安全。 每个缓冲区只有一个所有者。释放后使用、重复释放、内存泄漏都是编译错误，而且不用写生命周期标注。
- 没有未定义行为。 整数溢出、整数除以零、数组越界都会 panic，不会悄悄回绕或者踩坏内存。
-
能力写在签名里。 语言核心不能做 IO，也不能分配内存。一个文件要先声明
uses io, alloc，再由main把这些值往下传，看函数签名就知道它能碰什么。 - 线程之间不共享数据。 有所有者的值通过 channel 在线程之间转移。
长什么样
uses alloc, io
fn greet(io: Io, a: Allocator, name: str) void {
const msg = a.concat("hello, ", name)
defer a.free(msg)
io.print(msg)
}
fn main(io: Io, a: Allocator) void {
greet(io, a, "egg")
}
（GitHub 还不认识 Egg，代码块先借 Zig 的高亮。）
编译器替你抓的错
忘了写 defer a.free(msg)，内存泄漏直接编译不过：
hello.egg:4:11: error[E135]: 'msg' still owns its buffer when 'greet' ends; free it (a.free(msg)), return it or pass it on
去掉 uses 里的 io，这个能力也用不了：
hello.egg:6:8: error[E130]: 'greet' uses io (Io.print), but its module does not declare it; add `uses io` at the top of the file
切片还要用，原来的缓冲区就不能改：
const path = line[4..]
a.push(&line, '!') // 可能会挪动底层字节
io.print(path)
slice.egg:7:12: error[E149]: 'line' cannot be changed here: the slice 'path' of it is used later
path 用完之后，同样的 push 就可以了：借用在最后一次使用时结束。
再长一点：带数据的联合类型和 switch
uses io
const Shape = union(enum) {
circle: i64
rect: Size
empty
}
const Size = struct { w: i64, h: i64 }
fn area(s: Shape) i64 {
switch (s) {
.circle => |r| { return 3 * r * r }
.rect => |sz| { return sz.w * sz.h }
.empty => { return 0 }
}
}
fn total(shapes: []Shape) i64 {
var sum = 0
for (shapes) |s| {
sum = sum + area(s)
}
return sum
}
fn main(io: Io) void {
const shapes = [3]Shape{ Shape{ .circle = 2 }, Shape{ .rect = Size{ .w = 3, .h = 4 } }, .empty }
io.print(total(shapes[0..])) // 24
}
和 Spinel 的关系
Spinel 是 Matz 写的 Ruby AOT 编译器：把 Ruby 的一个子集编译成 C，再编成原生程序。
Egg 的编译器 eggc 大约 1.2 万行，全部用 Spinel 能编译的那部分 Ruby 写成。平时它跑在 CRuby 上，也可以用 Spinel 编成原生程序：
- 早期的 v0 已经用 Spinel 编成过原生的 eggc。启动时间从约 350 ms 降到约 5 ms，而且不需要装 Ruby。
- 现在的版本还卡在几个 Spinel 的问题上，我都提了 issue：#11078、#11079、#11080。等这些修好，就能再编成原生的。
用这个子集写编译器的体验很好：写起来就是普通 Ruby，最后又能得到一个原生程序。
性能
小程序，和 C 比
所有检查都开着（溢出、越界），在 i7-9700K 上运行，时间是 C 的多少倍：
| 程序 | Egg | Rust（开溢出检查） | Zig ReleaseSafe | CPython | Ruby 3.2 |
|---|---|---|---|---|---|
| fib(40) | 1.53x | 1.62x | 1.51x | 95x | 44x |
| sieve，5000 万 | 1.10x | 1.04x | 1.19x | 27x | 23x |
| collatz，300 万 | 1.07x | 1.37x | 1.34x | 55x | 26x |
| matmul，800×800 | 2.31x | 1.11x | 1.23x | 345x | 164x |
同样的循环，Egg 比 CPython 快 25 到 149 倍，比 Ruby 快 21 到 71 倍。matmul 落后 Rust 和 Zig，是因为 eggc 还没有把内层循环的越界检查优化掉。
一个真实应用：ONCE Campfire
为了在真实应用上检验 Egg，我在用 Egg 移植 Basecamp 的群聊应用 ONCE Campfire，代码在 https://github.com/femto/once-campfire-egg 。
它直接用 Rails 版生成的数据库，和 Basecamp 自己的 Rust 移植版 输出逐字节一致的 HTML，再用 Basecamp 官方的 测试工具 对比。每个响应都要通过内容校验，每条写入都会回查数据库。
GitHub Actions 的 ubuntu-latest，应用占 2 个核，每秒请求数，两边都开着缓存：
| 路由 | Rust | Egg |
|---|---|---|
| 房间页 | 12,710 | 41,833 |
| 侧栏 | 14,287 | 51,243 |
| 搜索 | 14,138 | 50,540 |
| 静态 CSS | 48,060 | 108,761 |
| 发消息 | 1,818 | 1,771 |
不开缓存时，Egg 每次都重新渲染并 gzip 整个页面，页面会比 Rust 慢很多；完整数据都在仓库的 docs/benchmark.md 里。
实时聊天（Action Cable over WebSocket）：1000 个 WebSocket 客户端在同一个繁忙的房间里，每条消息都检查是否送达了每一个客户端。
| Rust | Egg | |
|---|---|---|
| 满负载下每秒完整送达的消息数 | 178 | 195-222 |
| 送达所有客户端的延迟，p50 | 37 ms | 51-56 ms |
| 没送达全部客户端的消息 | 0 | 0 |
| 内存峰值 | 134 MiB | 35-39 MiB |
两边基本持平，Egg 的内存约为四分之一。为了这一项，Egg 新加了事件循环 net.poller()，底层是 epoll、kqueue 和 WSAPoll。
现状
Egg 还很年轻，语法还会变。Campfire 目前做了官方测试的那些路由，加上完整的实时聊天，还不是整个应用 (正在做)。
欢迎试用，也欢迎提意见：
git clone https://github.com/femto/egg
cd egg
bin/eggc run examples/complex/...
只需要 Ruby 3.0 以上和一个 C 编译器。