安全多方计算（MPC）从入门到精通：Frutta语言

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1. #parties 2 / 两个参与方 /
3. #input 1 int32 / 参与方1，可以是基础类型，也可以是数组，结构体等复杂类型 /
4. #input 2 int32 / 参与方2 /
5. #output 1 int32 / 输出方 /
7. / 主函数，完成加法操作 /
8. function void main()
9. {
10. output1 = input1 + input2;
11. }

一、基本语法
　　Frutta程序由各种Token组成，Token可以是关键字、标识符、常量、字符串值，或者是一个符号。
分号
　　在Frutta程序中，分号是语句结束符。也就是说，每个语句必须以分号结束。它表明一个逻辑实体的结束。
注释
　　注释就像是程序中的帮助文本，它们会被编译器忽略。它们以 / 开始，以字符 / 终止。
　　您不能在注释内嵌套注释，注释也不能出现在字符串或字符值中。
标识符
　　标识符是用来标识变量、函数，或任何其他用户自定义项目的名称。一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。
　　标识符内不允许出现标点字符，比如 @、$ 和 %。标识符是区分大小写。因此，Manpower 和 manpower 是两个不同的标识符。下面列出几个有效的标识符：
mohd zara abc move_name a_123 myname50 _temp j a23b9 retVal
关键字
　　下表列出了Frutta中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。对于输入输出，请按照顺序，依次写。输入个数跟参与计算方个数保持一致。比如有3个计算方个数，那么请依次定义input 1 xxx, input 2 xxx, input 3 xxx。输出也同样。
else typedef return for void if struct abs max min
int8 uint8 int16 uint16 int32 uint32 int64 uint64 bool
input1 input2 ... inputN output1 output2 ... outputN
空格
　　只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，编译器会完全忽略它。
　　在Frutta中，空格用于描述空白符、制表符、换行符和注释。空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：type age;。在这里，type 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：
fruit = apples + oranges;
Copy
　　fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

二、预处理器
　　预处理器不是编译器的组成部分，但是它是编译过程中一个单独的步骤。简言之，预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。
　　所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列开始。
　　在Frutta中，支持两类预编译器指令：
include
　　支持包含外部文件，外部文件支持以下几类外部文件：
Frutta文件
　　使用Frutta实现的文件，里面实现的函数可以在当前文件里面调用。注意，只支持当前文件，不支持非当前目录，比如不支持#include "./lib/math.wir",只支持#include "math.wir"。一个完整的示例如下：

1. // math.wir
2. function int32 add(int32 x, int32 y)
3. {
4. return x + y;
5. }
7. function int32 sub(int32 x, int32 y)
8. {
9. return x - y;
10. }
12. function int32 mul(int32 x, int32 y)
13. {
14. return x * y;
15. }
17. function int32 div(int32 x, int32 y)
18. {
19. return x / y;
20. }
22. typedef struct Point
23. {
24. int32 x;
25. int32 y;
26. }
28. / 求两个点之间的距离 /
29. function int32 dis(Point p1, Point p2)
30. {
31. int32 x = sub(p1.x, p2.x);
32. int32 y = sub(p1.y, p2.y);
34. return add(mul(x, x), mul(y, y));
35. }
37. // include.wir
38. #include "math.wir"
40. #parties 2
41. #input 1 Point
42. #input 2 Point
43. #output 1 int32
45. function void main()
46. {
47. output1 = dis(input1, input2);
48. }
    define
    　　简单替换程序中的标识符。不支持宏参数，以及##连接符与#符。
49. #define NAME expression

三、数据类型
1.基本类型
　　Frutta语言中，任何运算都表示为整数运算，因此Frutta语言以下几类基本类型：

　也可以定义不同字节数的自定义类型。
1.typedef signed bytelength type;
2.typedef unsigned bytelength utype;

2.数据类型的隐式转换
　　Frutta在以下四种情况下会进行隐式转换:
a. 算术运算式中，低类型能够转换为高类型。
b. 赋值表达式中，右边表达式的值自动隐式转换为左边变量的类型，并赋值给他。
c. 函数调用中参数传递时，系统隐式地将实参转换为形参的类型后，赋给形参。
d. 函数有返回值时，系统将隐式地将返回表达式类型转换为返回值类型，赋值给调用函数。
　　当不同类型的数据进行操作时，应当首先将其转换成相同的数据类型，然后进行操作，转换规则是由低级向高级转换。
转换规则如下示:
　　int8->uint8->int16->uint16->int32->uint32->int64->uint64。
　　举一个int8 -> uint8的例子：

1. int8 a = -41;
2. int8 b = -90;
3. uint8 c = a + b;
4. // 最终结果为 125

3.结构体（struct）
　　Frutta支持类C语言的Struct，来定义结构体。结构体允许定义可存储不同类型数据项的变量。
1) 定义结构

1. typedef struct Point
2. {
3. int32 x;
4. int32 y;
5. }
7. typedef struct Circle
8. {
9. Point p;
10. uint32 radius;
11. }

　　以上定义可以使用 Point，Circle 定义结构体变量。
2) 访问结构成员
　　 Frutta语言支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。
1) 声明数组
　 在Frutta中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：type arrayName [ arraySize ]
　 Frutta支持多维数组，如下所示：type arrayName [row][col];
2) 初始化数组
　 在Frutta中，您可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：type balance[5] = {0, 0, 0, 0, 0};
　 大括号{ }之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号[ ]中指定的元素数目。
3) 访问数组元素
　 数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。例如： type salary = balance[9];
　 上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。

四、常量
　　Frutta中，有整型常量和bool常量。
bool常量：在Frutta中，内置两个bool常量true和false,二进制分别表示00000001和00000000。如：
bool flag = true。
整型常量：整型常量可以使用10进制和16进制表示。16进制需要以0x开头。如：
uint32 YEAR = 365。

五、变量
　　Frutta中，变量其实只不过是程序可操作的多个Wire的组合。Frutta中每个变量都有不同数量的Wire，运算符可应用于变量上。
　　变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。它必须以字母或下划线开头。大写字母和小写字母是不同的。
　　变量定义指定一个数据类型（数据类型必须是类型定义里面声明的），并包含了该类型的一个或多个变量的列表，如：
type variable_list;
　　变量可以在声明的时候被初始化（指定一个初始值）。初始化器由一个等号，后跟一个常量表达式组成，如下所示：
type variable_name = value;

六、运算符
　　运算符是一种告诉编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。Frutta语言内置了丰富的运算符，并提供了以下类型的运算符：
1.算术运算符

2.关系运算符

3.位运算符

4.赋值运算符

七、操作符
1.按位取线
　　支持按位取变量的线
　　支持以VAR{start:length}方式获取某个变量从start开始的length根线，返回值可以赋值
　　给某个变量，也可以直接参与计算。

1. #parties 2
2. #input 1 int32
3. #input 2 int32
4. #output 1 int32
6. function void main()
7. {
8. output1 = input1{0:8} + input2{0:8};//上面的数从0开始，取8个bit进行运算
9. }

八、控制语句
1.条件判断语句
　　判断结构要求程序员指定一个或多个要评估或测试的条件，以及条件为真时要执行的语句（必需的）和条件为假时要执行的语句（可选的）。

2.循环判断语句
　　循环语句允许我们多次执行一个语句或语句组，Frutta只支持for循环语句，如下所示：

1. for(type i=0; i<max; i++)
2. {
4. }

注意：
不支持break,continue语句
结束条件i<max必须不依赖input取值，必须为明确取值
不支持外部类型声明如for(; i<max; i++){ }
九、函数
1.函数定义
　　函数是一组一起执行一个任务的语句。每个Frutta程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。
　　Frutta的函数定义如下：

1. function return_type foo(paramtype1 name1, paramtype2 name2, paramtype3[5] name3)
   2. {
   3. return blah;
   4. }
   6. // 一个例子如下
   7. function int32 add(int32 x, int32 y)
   8. {
   9. return x + y;
   10. }
   11. // 调用
   12. output1 = add(input1, input2);
       　　一个函数的所有组成部分：
       返回类型：一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void。
       函数名称：这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名。
       参数：参数就像是占位符。当函数被调用时，您向参数传递一个值，这个值被称为实际参数。参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的，也就是说，函数可能不包含参数。
       函数主体：函数主体包含一组定义函数执行任务的语句。

2.内置函数
　　在Frutta中，内置以下函数：

更多内容可以参考视频：安全多方计算MPC视频课程

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