**Zen‑C** 「高水準言語のように書き、C のように実行する。」

Zen C
モダン・エルゴノミクス – ゼロオーバーヘッド – 純粋な C.

高レベル言語のように書き、C のように動かす。

概要

Zen C は、GNU C/C11 に人間が読める形でコンパイルされるモダンなシステムプログラミング言語です。以下の機能を備えています：

• 型推論
• パターンマッチング
• ジェネリクス & トレイト（Traits）
• async/await
• 手動メモリ管理と RAII（100 % C ABI 互換）

クイックスタート

インストール

git clone https://github.com/z-libs/Zen-C.git
cd Zen-C
make
sudo make install

実行例

# コンパイルして実行
zc run hello.zc

# 実行ファイルをビルド
zc build hello.zc -o hello

# インタラクティブシェル
zc repl

言語リファレンス

1. 変数と定数

   var x = 42;                 // int が推論される
   const PI = 3.14159;
   var explicit: float = 1.0;  // 明示的な型指定
   

   可変性 – デフォルトは可変。

   var mut

   又は

   //> immutable‑by‑default

   を使う。

2. プリミティブ型
   | Zen | C 等価 | 説明 | |-----|--------|------| |

   int, uint

   |

   int

   ,

   unsigned int

   | プラットフォーム整数 | |

   I8 … I128

   |

   int8_t … __int128_t

   | 署名付き固定幅 | |

   U8 … U128

   |

   uint8_t … __uint128_t

   | 署名無し固定幅 | |

   isize, usize

   |

   ptrdiff_t

   ,

   size_t

   | ポインタサイズ | |

   byte

   |

   uint8_t

   |

   U8

   の別名 | |

   F32, F64

   |

   float

   ,

   double

   | 浮動小数点 | |

   bool

   |

   bool

   | 真偽値 | |

   char

   |

   char

   | 単一文字 | |

   string

   |

   char*

   | C 文字列（ヌル終端） | |

   U0, u0, void

   |

   void

   | 空型 |

3. 集合型

   配列

   var ints: int[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
   var zeros: [int; 5]; // ゼロ初期化
   

   タプル

   var pair = (1, "Hello");
   var x = pair.0;
   var s = pair.1;
   

   構造体

   struct Point {
       x: int;
       y: int;
   }
   var p = Point { x: 10, y: 20 };
   

   ビットフィールド

   struct Flags {
       valid: U8 : 1;
       mode:  U8 : 3;
   }
   

   列挙型（sum type）

   enum Shape {
       Circle(float),
       Rect(float, float),
       Point
   }
   

   共用体 – 標準 C の共用体（不安全アクセス）。

4. 関数とラムダ

   関数

   fn add(a: int, b: int) -> int { return a + b; }
   add(a: 10, b: 20); // 名前付き引数
   

   ラムダ / クロージャ

   var factor = 2;
   var double = x -> x * factor;        // アロー構文
   var full   = fn(x: int) -> int { return x * factor; }; // ブロック構文
   

5. 制御フロー

   条件分岐

   if x > 10 {
       print("Large");
   } else if x > 5 {
       print("Medium");
   } else {
       print("Small");
   }
   var y = if x > 10 ? 1 : 0; // 三項演算子
   

   パターンマッチ

   match val {
       1 => print("One"),
       2 | 3 => print("Two or Three"),
       4..10 => print("Range"),
       _ => print("Other")
   }
   

   列挙型の分解：

   match shape {
       Circle(r) => print(f"Radius: {r}"),
       Rect(w, h) => print(f"Area: {w*h}"),
       Point => print("Point")
   }
   

   ループ

   // 範囲
   for i in 0..10 { ... }
   for i in 0..10 step 2 { ... }
   
   // イテレータ／コレクション
   for item in vec { ... }
   
   while x < 10 { ... }
   
   outer: loop {
       if done { break outer; }
   }
   
   repeat 5 { ... }
   

   高度な構文

   guard ptr != NULL else { return; }
   unless is_valid { return; }
   

6. 演算子 – C の関数（

   add

   ,

   sub

   …）にマッピング。注目点：null 合体 (

   ??

   ) や安全ナビゲーション (

   ?.

   ) は純粋な C ではノープです。

7. メモリ管理

   Defer – スコープ終了時に実行。

   var f = fopen("file.txt", "r");
   defer fclose(f);
   

   Autofree – 自動で解放。

   autofree var types = malloc(1024);
   

   RAII / Drop トレイト

   impl Drop for MyStruct {
       fn drop(mut self) { free(self.data); }
   }
   

8. オブジェクト指向

   メソッド –

   impl

   で定義。

   impl Point {
       fn new(x: int, y: int) -> Point { return Point{x: x, y: y}; }
       fn dist(self) -> float { return sqrt(self.x * self.x + self.y * self.y); }
   }
   

   トレイト – 共有挙動。

   trait Drawable { fn draw(self); }
   impl Drawable for Circle { fn draw(self) { … } }
   

   コンポジション – フィールドのミックスイン。

   struct Entity { id: int; }
   struct Player {
       use Entity;
       name: string;
   }
   

9. ジェネリクス – 型安全なテンプレート。

   struct Box<T> { item: T; }
   fn identity<T>(val: T) -> T { return val; }
   

10. 並行（Async/Await） – pthreads に基づく。

    async fn fetch_data() -> string { return "Data"; }
    var future = fetch_data();
    var result = await future;
    

11. メタプログラミング

    Comptime – コンパイル時に実行。

    comptime { print("Compiling..."); }
    

    Embed – ファイルをバイト配列として埋め込む。

    var png = embed "assets/logo.png";
    

    Plugins – コンパイラプラグインをインポート。

    import plugin "regex"
    var re = regex! { ^[a-z]+$ };
    

12. 属性 – 関数／構造体に付与。
    | 属性 | スコープ | 説明 | |------|----------|------| |

    @must_use

    | Fn | 戻り値が無視された場合警告 | |

    @deprecated("msg")

    | Fn/Struct | メッセージ付き警告 | |

    @inline

    ,

    @noinline

    | Fn | コンパイラへのヒント | |

    @packed

    ,

    @align(N)

    | Struct | パディング／アラインメント | |

    @constructor

    ,

    @destructor

    | Fn |

    main

    前後に実行 | |

    @unused

    | Fn/Var | 未使用警告を抑制 | |

    @weak

    | Fn | 弱リンク | |

    @section("name")

    | Fn | 特定セクションへ配置 | |

    @noreturn

    | Fn | 戻らない関数 | |

    @derived(...)

    | Struct | トレイトを自動実装 |

13. インラインアセンブリ – GCC スタイル拡張 asm、名前付き制約。

    fn add(a: int, b: int) -> int {
        var result: int;
        asm {
            "add {result}, {a}, {b}"
            : out(result)
            : in(a), in(b)
            : clobber("cc")
        }
        return result;
    }
    

コンパイラサポート & 互換性

__auto_type

推奨: 本番環境では GCC, Clang, または Zig。
TCC は高速プロトタイピングに最適。

Zig でビルド

# Zen C プログラムを Zig で実行
zc run app.zc --cc zig

# Zen C コンパイラ自体を Zig でビルド
make zig

コントリビューション

1. リポジトリをフォーク。
2. フィーチャーブランチを作成 (

   git checkout -b feature/NewThing

   )。
3. 既存の C スタイルに従い、

   make test

   を実行して全テストが通ることを確認。

4. tests/

   に新しいテストを追加。
5. 明確な説明付きでプルリクエストを送信。

テストの実行

# 全テスト（GCC）
make test

# 特定テスト
./zc run tests/test_match.zc

# 別コンパイラで実行
./tests/run_tests.sh --cc clang
./tests/run_tests.sh --cc zig
./tests/run_tests.sh --cc tcc

コンパイラ拡張の仕方

• パーサ：

  src/parser/

  （再帰下降）
• コード生成：

  src/codegen/

  – Zen C → GNU C/C11 へのトランスパイル
• 標準ライブラリ：

  std/

  は Zen C で実装