LogoSharp：Logo语言的C#实现

上周在朋友中问了一圈，发现没有几个人知道Logo语言的，或许，这门古老的语言现在用的人已经非常少了，除了国外有少量的用户将Logo语言用于教育外，估计国内不会有人使用这门语言。其实，Logo语言本来也就是以编程教育为目的的一门寓教于乐的编程语言，因此，对于小朋友学计算机编程还是有些帮助的，使用Logo控制小海龟在屏幕上画出各种美妙的图案，可以让小朋友对编程产生浓厚的兴趣。

在90年代我刚刚接触电脑的时候，当时国内比较流行的就是各种品牌的学习机，比较有名的有中华学习机、小霸王学习机、裕兴电脑等。其中有些学习卡中就自带LOGO绘图语言，比如，裕兴电脑的早期学习卡带中就带有LOGO语言：

在LOGO语言中，使用一些非常简单的命令，就能够绘制出非常漂亮的图案。比如，执行以下指令：

REPEAT 5[FD 100 RT 144]

这段指令的意思是，让小海龟向前爬行100步，然后向右旋转144度，以此重复5次，就画出了一颗五角星。有关LOGO语言的详细介绍，可以参考百度百科相关介绍。

出于兴趣以及对童年的回忆，我使用C#语言，基于Irony语法解析器生成框架，实现了LOGO语言的语法解析和执行系统：LogoSharp。于是，我可以在自己的应用程序中使用LogoSharp来实现LOGO程序的执行，并控制海龟实现图形绘制：

LogoSharp基于MIT协议开源，地址是：https://github.com/daxnet/logo-sharp。我也将其封装成NuGet包，可以在.NET Framework以及.NET Core下直接使用。首先，将LogoSharp NuGet包添加到自己的项目中，注意，目前是Preview的版本，所以，如果使用Visual Studio中的NuGet界面，需要勾选Include prerelease的复选框。如果使用Package Manager Console，那只要敲入命令就行了：

Install-Package LogoSharp -Version 0.9.20-preview

然后，在你的应用程序中使用LogoSharp：

static void Main(string[] args)
{
    var logo = new Logo();
    logo.Forward += (s, e)
        => Console.WriteLine($"Forwarded {e.Steps} steps.");
    logo.Execute("FD 102");
}

LogoSharp开发框架本身是基于事件的，也就是，只要有控制小海龟动作的指令被执行，就会产生一个对应的事件，比如上面的代码中，执行FD 102指令时，就会产生一个Forward事件，表示此时需要让小海龟向前走102步，在这个演示代码中，Forward事件处理函数就会将前进步数输出到控制台。

在LogoSharp的源代码中，有一个测试程序，就是上面动图所演示的这个程序，它是一个Windows Forms的应用程序，它就是订阅了LogoSharp产生的事件，然后控制小海龟的运动，并通过GDI+在指定的窗体上绘制图形。

LogoSharp所支持的功能

目前，LogoSharp支持以下功能：

语言特性

• 变量的定义与使用
• MAKE指令
• 局部变量与全局变量
• 表达式
• 一元表达式（Unary Expression）
• 二元表达式（Binary Expression）
• 常量表达式（Constant Expression）
• 函数调用表达式（Function Call Expression）
• 过程（TO … END程序结构）
• 函数调用
• 平方根函数（SQRT）
• 随机函数（RANDOM）
• 内联注释行，使用分号（;）作为注释起始符

基本行为控制命令

• PENDOWN/PD：下笔，此时移动海龟，会进行线段绘制
• PENUP/PU：提笔，此时移动海龟，不会进行绘制
• SETPENCOLOR/SETPC/PC：设置线条的颜色
• SETPENSIZE：设置线条的粗细
• PENERASE/PE：设置下笔行为为擦除行为
• PENNORMAL/PN：设置下笔行为为绘制行为

基本绘制命令

• LEFT/LT：向左旋转
• RIGHT/RT：向右旋转
• FORWARD/FD：向前步进
• BACKWARD/BK/BACK：向后倒退
• DELAY：海龟行为间隔延迟，单位：毫秒
• DRAW/CLS/CLEARSCR/CLEARSCREEN/CS：清除屏幕内容

海龟控制命令

• HOME：海龟归位到屏幕中心
• SHOWTURTLE/ST：将海龟显示在屏幕上
• HIDETURTLE/HT：将海龟隐藏起来

流程控制命令

• REPEAT：重复执行，支持RepCount内部参数，用于指代当前的迭代数

LogoSharp暂不支持的功能

目前LogoSharp还有很多可以完善的地方：

• IF/WHILE语句暂不支持，但很快会支持
• 目前不支持一条语句分行编写，造成的结果是，有可能一条语句会写得很长
• 除了上面列表中的命令，其它命令暂不支持，不过今后也会陆续加入
• 不支持布尔值和布尔表达式以及逻辑操作
• 内置函数调用需要用花括号括起来，比如：{SQRT 2}。主要是因为函数调用本身是表达式，而其参数列表也是表达式，那么，如果不用括号这样的界定符括起来，语法上就会出现二义性。比如：hello world 2，你可以说hello是调用函数的函数名，它有两个参数：world和2，也可以说hello是一个没有参数的函数调用，而world是另一个函数，它的参数为2

此外，今后也会加入更多的内建函数，并使得函数扩展更为方便。

总结

LogoSharp是一个非常有趣的项目，今后我会进一步做一些扩展，比如丰富函数库以及提供更好的编程环境等。后续我也会介绍一些有关Irony语法解析器生成框架的内容，以及LogoSharp实现中遇到的一些有趣的问题及其解决办法。