📘 第01课：Zig概述

Zig是一门系统级编程语言，旨在成为C的更好替代品。它由Andrew Kelley于2016年创建，目标是提供比C更强的安全保障，同时保持C级别的控制力和性能。

Zig的核心定位：

• 没有隐式控制流——没有隐藏的函数调用、没有运算符重载、没有异常
• 没有隐式分配——所有内存分配都是显式的，没有GC、没有构造函数
• 编译期计算——comptime让类型系统成为图灵完备的元编程工具
• 与C的一等互操作——直接import C头文件，无需FFI绑定
• 交叉编译是默认的——zig cc开箱即用

Zig的设计哲学可以用几条原则概括：

1. 交流重于编写——代码被阅读的次数远多于被编写的次数，显式优于隐式
2. 显式优于隐式——每个行为都应该在代码中可见
3. 编译期计算是一等公民——能在编译期做的事就不留到运行时
4. 没有隐藏的控制流——读代码时不需要猜测背后发生了什么
5. 小而完整的标准库——不追求大而全，但确保核心功能完整

方式一：官方二进制

# Linux/macOS
$ curl -L https://ziglang.org/download/0.13.0/zig-linux-x86_64-0.13.0.tar.xz | tar xJ
$ export PATH=$PWD/zig-linux-x86_64-0.13.0:$PATH

# 验证安装
$ zig version
0.13.0

方式二：包管理器

# macOS
$ brew install zig

# Arch Linux
$ pacman -S zig

# Nix
$ nix-env -iA nixpkgs.zig

方式三：从源码编译

$ git clone https://github.com/ziglang/zig.git
$ cd zig && mkdir build && cd build
$ cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
$ make -j$(nproc)

// hello.zig - 你的第一个Zig程序
const std = @import("std");

pub fn main() !void {
    // stdout是标准输出的writer
    const stdout = std.io.getStdOut().writer();

    // try是错误处理语法糖：err catch |e| return e
    try stdout.print("Hello, {s}!\n", .{"Zig"});

    // 格式化打印各种类型
    const version: u32 = 13;
    try stdout.print("Zig 0.{d} 是系统编程的未来\n", .{version});

    // 声明常量
    const pi: f64 = 3.14159265358979;
    try stdout.print("π ≈ {d:.5}\n", .{pi});

    // 数组和切片
    const langs = [_][:0]const u8{ "C", "Rust", "Zig" };
    for (langs, 0..) |lang, i| {
        try stdout.print("  [{d}] {s}\n", .{ i, lang });
    }
}

$ zig run hello.zig
Hello, Zig!
Zig 0.13 是系统编程的未来
π ≈ 3.14159
  [0] C
  [1] Rust
  [2] Zig

Zig内置了构建系统，通过build.zig文件描述项目构建逻辑：

const std = @import("std");

pub fn build(b: *std.Build) void {
    // 获取优化选项
    const target = b.standardTargetOptions(.{});
    const optimize = b.standardOptimizeOption(.{});

    // 创建可执行文件
    const exe = b.addExecutable(.{
        .name = "myapp",
        .root_source_file = b.path("src/main.zig"),
        .target = target,
        .optimize = optimize,
    });

    // 声明安装步骤
    b.installArtifact(exe);

    // 添加run命令
    const run_cmd = b.addRunArtifact(exe);
    run_cmd.step.dependOn(&b.getInstallStep());

    const run_step = b.step("run", "Run the app");
    run_step.dependOn(&run_cmd.step);

    // 添加测试
    const exe_unit_tests = b.addTest(.{
        .root_source_file = b.path("src/main.zig"),
        .target = target,
        .optimize = optimize,
    });

    const run_unit_tests = b.addRunArtifact(exe_unit_tests);
    const test_step = b.step("test", "Run unit tests");
    test_step.dependOn(&run_unit_tests.step);

    // 链接C库
    // exe.linkSystemLibrary("c");
    // exe.linkLibC();
}

常用构建命令

# 构建
$ zig build

# 运行
$ zig build run

# 测试
$ zig build test

# 交叉编译
$ zig build -Dtarget=aarch64-linux-gnu
$ zig build -Dtarget=x86_64-windows-gnu

# 不同优化级别
$ zig build -Doptimize=Debug          # 安全检查
$ zig build -Doptimize=ReleaseSafe    # 优化+安全检查
$ zig build -Doptimize=ReleaseFast    # 最大优化
$ zig build -Doptimize=ReleaseSmall   # 最小体积