Cool語言是一個面向對象的語言。雖然比較小型，但也包含了許多現代語言的特性，如對象、強類型和自動化內存管理。如果你之前熟悉c++、java等面向對象語言，那么會很容易上手。
學一門新語言，最急迫想知道的就是，如何編寫“hello world”程序，下面就來嘗個鮮。
class Main inherits IO {
main(): SELF_TYPE {
out_string("Hello, World.\n")
};
};
打眼一看，外形很像java，其實意思也很相近了。下面我來細細詳談。全文大部分翻譯cool語言手冊。
1，類結構 classes
一個Cool程序是由許多的類組成，每個類的定義必須在一個源文件里。但是多個類可以定義在一個源文件中。類的形式：
class <type> [ inherits <type> ] {
<feature_list>
};
<type>代表類名，[]里的內容是可選項。{}內是feature集合。所有類名都是全局可見的。類名是以大寫字母開頭的字符串。類不能重復定義（不能有兩個類名字相同）。
“hello world”例子，就只有一個類，名字是Main。
2，features
feature也就是我們說的函數和屬性的統稱。一個類是由數個features組成。
2.1 函數 methods
函數結構如下：
<id> ( <id> : <type> , ... , <id> : <type>) : <type> { <expr> }
<id>是標示符，也就是名字。<type>是類型。<expr>是表達式。()里面是函數的形參定義。例如：
add ( a : Int, b : Int ) : Int {
a + b
}
add是函數名，a和b是參數名字，":"后跟着的是參數的類型。") :"后跟着的是返回類型。{}里面就是函數內容，也就是表達式組成。表達式后面會講到。
類函數是外部可見的，也就是外部可以調用類的任何函數。
函數參數可以有1個或更多，也可以沒有，並且參數的名字不能相同。函數的返回值必須明確給出。如果參數的名字和類屬性名字相同，那么就會隱藏掉類屬性。也就是說在這個函數里，參數和類屬性名字相同，那么同名用的都是參數。
2.2 屬性 attributes
屬性結構如下：
<id> : <type> [ <- <expr> ];
<id>是屬性名，<type>是屬性類型。[]是可選的，屬性的初始化。也就是把<expr>表達式的值賦給<id>。例如：
class A {
x : Int <- 1;
}
類A有一個屬性為Int型的x，初始化為1。
初始化操作是在新建立一個類的對象的時候進行。在一個類內，屬性初始化的順序就是定義的順序。類屬性是局部變量，是類私有的。外部不能直接訪問類的屬性，只能通過函數去修改值。這也體現了現代OO語言的封裝性。
所有的屬性，如果沒有指定初始化，那么默認初始為void。void類似於c語言里面的NULL，或者java里的null。不過在Cool語言里沒有void的定義。唯一一個創建void值得方法就是在某個類里建立一個變量，除了Int，String，Bool類，並讓這個void初始化，或者保存while循環的結果。有一個表達式isvoid expr，用來判斷expr的值是不是void（會在之后表達式里講到）。
基礎類Int，Bool和String的屬性定義和初始化是特殊的，會在后面基礎類里講到。
3，繼承 inherits
繼承的結構如下：
class C inherits P { ... }
類C是類P的子類，類P是類C的父類。
類C除了自己定義的features，還繼承了所有父類P的所有features。如果子類父類定義了相同的函數，那么子類函數有更高的優先級。子類父類不定定義相同名字的屬性。
有一個特殊的類Object（后面基礎類會講到）。如果一個類沒有繼承任何類，那么會默認的繼承類Object。子類最多只能繼承一個父類，這也叫做“單繼承”。根據類的父子關系，可以定義一個集成體系圖。這個圖不能包含環。例如：類C繼承類P，類P就不能繼承類C。如果類C繼承類P，那么類P必須在程序中有定義。因為是單繼承，所以形成的圖是一個樹形結構，根節點就是類Object。
新對象建立，所有的基類的屬性也都要初始化操作，基類優先，逐步向外。
為了確保類型安全，繼承的函數有一些限制。規則很簡單：如果子類C從父類P繼承了函數f，那么類C必須覆蓋類P中f的定義，參數和返回類型必須保持一致。
class P {
f(): Int { 1 };
};
class C inherits P {
f(): String { "1" };
};
如果p是動態類型類P的對象，那么p.f() + 1的值就是2。但是如果p賦值為類C的對象，那么結果為string + Int，也就會出現問題。也就是如果子類隨意的覆蓋父類的函數，那么就不是對父類函數行為的擴展，繼承也就沒有作用。
4，類型 types
在Cool語言里，每一個類名也是一個類型。SELF_TYPE類型用在比較特殊的場合。
類型聲明通過x : C的方式。x是變量，C是類型。在使用一個變量前，這個變量必須聲明過。
在Cool里有一個基本規則。如果類C繼承類P，那么用到P的值地方，也可以用C的值代替。
如果類C的值可以代替類P的值，那么我們說C從屬於P，或者表示為C《 P（可以認為類C是繼承樹的位置更低）。就像上面所說的那樣，從屬關系根據的是繼承樹。
定義，A，C和P都是類型：
A 《 A
如果 C繼承P，那么C《 P
如果A《 C，並且C 《 P，那么A 《 P
因為Object是繼承樹的根節點，所有對於所有類型A，都有A 《 Object
4.1 SELF_TYPE
SELF_TYPE就是self變量的類型。在繼承的時候很好用，尤其是當避免寫類的具體類型。舉個例子：
class Silly {
copy() : SELF_TYPE { self };
};
class Sally inherits Silly { };
class Main {
x : Sally <- (new Sally).copy();
main() : Sally { x };
};
Silly的copy函數返回值的SELF_TYPE，那就意味着返回的是類調用者的類型。所以子類Sally調用copy函數，返回的也是Sally，而不是Silly。
我們可以注意到，SELF_TYPE類型並不是固定的，是根據相關類哪里出現。
還有一個用法，就是: new SELF_TYPE，可以作為函數的返回類型，或者let變量的類型聲明，或者屬性的聲明。除此之外，其它的用法是錯誤的。
4.2 類型檢查 Type Checking
Cool的類型檢查系統保證在編譯期通過的程序，不會在運行時候出現類型錯誤。程序員需要提供變量的類型，然后類型檢查器就會據此在程序用到的地方來推斷類型。
在編譯期，類型檢查器給變量定義類型，我們叫它表達式的靜態類型；在運行期一個表達式的計算的類型值，稱為動態類型。
有這種區別是因為，在編譯器，類型檢查器沒有在運行期時的動態數據，所以一般區別這兩種類型。然而我們關心的是靜態類型，可以保證程序運行時正確性。
5，表達式 expressions
5.1 常量 Constants
最簡單的表達式就是常量。布爾常量是true或false。整型常量是無符號的字符串，如：0，123，007. 字符串常量是被兩個雙引號包圍的字符序列，例如："this is a string." 字符串之多只能有1024個字符長度。
這三個常量分別對應三個基礎類：Bool，Int，String。
5.2 標示符 Identifiers
局部變量的名字，函數的參數名字，self，和類的屬性都是標示符。self標示符可以被調用，但是不能給self賦值，或者在let、case或者函數參數里綁定它。也不允許把類屬性命名為self。
局部變量和函數參數都有詞法控件約束。類屬性的作用域在那個類或繼承的類里，盡管它可能被同名局部變量鎖隱藏。綁定的標示符作用在聲明的最內層空間。一個例外就是self，永遠表示的每個類。
5.3 分配 Assignment
形式結構如下：
<id> <- <expr>
expr表達式的靜態類型必須從屬於id的聲明類型。分配表達式的值就是expr的值，分配表達式的靜態類型就是expr的靜態類型。
5.4 函數調用 Dispatch
在Cool里，有三種形式的函數調用。之間的區別取決於如何選擇調用函數。最常見的形式是：
<expr>.<id>(<expr>, ... ,<expr>)
考慮一個一般的形式 e0.f(e1, ... ,en). 要計算整個表達式的值，先要計算參數的值。先從e1開始，從左到右直到en計算出值。下一步計算e0的值，查看e0屬於哪個類C（e0值如果是void，那么就會產生一個運行時錯誤）。最后，調用類C的函數f，並且e0的值綁定到函數f的self變量，實參綁定到形參里。Dispatch表達式的值，就是函數的返回值。
函數調用的類型檢查包括很多步。假設e0的靜態類型是A。那么A必須有一個函數f，這個f的參數和調用的參數數量必須相同，並且每個參數對應的靜態類型也必須符合。
如果函數返回類型B，並且B是一個類名。那么Dispatch表達式的靜態類型就是B。相反，如果函數f返回類型為SELF_TYPE，那么Dispatch的靜態類型就是A。因為函數f里的self變量綁定的是類A，返回SELF_TYPE類型，所以我們推斷返回類型的結果就是類A。
其它的兩種調用形式：
<id>(<expr>, ... ,<expr>)
<expr>@<type>.id(<expr>, ... ,<expr>)
前一種形式是 self.<id>(<expr>, ... ,<expr>)的簡寫形式。
后一種形式提供了一個方法，用來調用父類的函數。如果子類覆蓋了父類的函數，那么子類里只能調用子類定義的函數，父類函數因為隱藏掉了。這種形式指定了類型，所以就可以調用繼承關系任意類的函數。例如：e @B.f()調用類B的函數f。但是e的類型必須從屬於類B，也就是說必須是類B或B的子類。
5.5 條件 Conditionals
條件的形式如下：
if <expr> then <expr> else <expr> fi
一個標准的條件語法。先判斷第一個expr的值，如果是true，那么就計算then后expr的值；如果是false，那么就計算else后expr的值，fi表示條件語句結束。條件語句的值，就是所屬分支的值。
第一個expr的靜態類型必須是類型Bool，各分支沒有限制。至於條件表達式的類型，我們先定義一個符號“U"，讓A，B，D為出了SELF_TYPE的任意一個類型。那么有：
A U B = C （C類型是A和B共同從屬的最小類型，也就是A、B相同的最小父類，小的意思是子類比父類小）
A U A = A
A U B = B U A
SELF_TYPE U A = D U A (假如SELF_TYPE指定類型D）
T代表為真的表達式的靜態類型，F代表為假的表達式的靜態類型。那么整個條件表達式的靜態類型為T U F。
5.6 循環 Loops
循環的形式如下：
while <expr> loop <expr> pool
先計算第一個expr的值，如果類型是true，那么計算第二個expr值，然后回到第一個expr計算；如果false，那么整個循環表達式返回void。第一個expr的靜態類型必須是Bool。循環表達式的靜態類型是類Object。
5.7 代碼塊 Blocks
代碼塊的形式如下：
{ <expr>; .. <expr>;}
表達式的計算順序是從左到右。每一個代碼塊必須至少有一個表達式；代碼塊的值就是最后一個表達式的值。代碼塊的靜態類型是最后一個表達式的靜態類型。
在Cool里，很容易把";”號用錯。分號是表達式的終結符，不是表達式的分隔符。詳細例子以后遇見了會介紹。
5.8 Let 表達式
let表達式形式如下：
let <id1> : <type1> [ <- <expr1> ], ... , <idn> : <typen> [ <- <exprn> ] in <expr>
初始化的表達式如<expr1>是可選擇的。如果有，先計算<expr1>的值，綁定到<id1>；然后在計算<expr2>，綁定到<id2>。如此順序直到<idn>。接下來進行let的主體，in后面的<expr>的計算。let的值也就是主體表達式的值。
<id1>到<idn>只有在let的主體里才是可見。並且當m > k對於<idm>，<idk>是可見的。
如果let定義的標示符名字重復，那么前面定義的會被隱藏掉。每個let必須至少聲明一個標示符。
每個初始化表達式的類型必須從屬於標示符聲明的類型。主體表達式的類型就是let的類型。
5.9 分支 Case
case形式如下：
case <expr0> of
<id1> : <type1> => <expr1>;
. . .
<idn> : <typen> => <exprn>;
esac
case提供了運行時的檢測。首先，計算<expr0>的動態類型為C（如果類型為void，那么會報運行時錯誤）。下一步，找出符合條件的分支。當C 《 <typek>，那么就選擇這個類型的分支。<idk>綁定<expr0>的值，然后計算<exprk>。如果沒有一個分支符合，那么產生一個運行時錯誤。每個case必須至少包含一個分支。
設Ti為<expri>的靜態類型，那么T1 U T2 U ... U Tn就是case的靜態類型。分支里聲明的<idk>，作用域在<exprk>里，並且隱藏了外部同名的標示符。
case沒有特殊的結構代表“default”或“otherwise”的分支。有一個相同的效果是包含分支：
x : Object => ...
因為每個類型都有 《 Object。
case提供程序員一個進行運行時類型檢測的方法，之前的都是類型檢測器推斷的保守的靜態類型。一個典型的應用場合：程序員寫一個表達式e，並檢測e是否有靜態類型P。然而事實上這個程序員可能知道e的動態類型總是C（C 《 P）。如下寫法可以捕獲這個信息：
case e of x : C => ...
在這個分支里，x綁定了更具體的靜態類型C的e表達式的值。
5.10 New 表達式
new的形式如下：
new <type>
根據<type>申請一個新的類。如果類型是SELF_TYPE，那么會根據當前空間self綁定的對象類型來建立。new的靜態類型為<type>。
5.11 Isvoid
isvoid的形式如下：
isvoid expr
如果expr值為true，那么isvoid為true；如果expr值為not void，那么isvoid為false。
6，基礎類 basic classes
Object
Obejct類是繼承樹的根節點類。定義了以下函數：
abort() : Object
type_name() : String
copy() : SELF_TYPE
abort()函數會終止程序，並攜帶錯誤信息。type_name函數返回類的名字。copy函數是對自身的一個淺拷貝（淺拷貝就是拷貝自身，不進行指針指向的內存拷貝）。
IO
提供了一些簡單的輸入輸出操作函數：
out_stirng( x : String ） ： SELF_TYPE
out_int( x : Int) : SELF_TYPE
in_string() : String
in_int() : Int
out_string和out_int函數打印參數並返回self。in_string函數從標准輸入讀入一個字符串，直到有一個換行符。in_int函數讀入一個整型，直到一個空格。任何在整型之后的字符，直到並包括下個換行符，那么這個整型會被丟掉。
一個類可以繼承IO來用IO的函數。不能重新定義IO類。
Int
Int類是提供整型。這個類沒有函數。默認初始化時0（不是void）。不能繼承或重定義Int。
String
String類提供字符串。定義了以下函數：
length() : Int
concat( s : String) : String
substr( i : Int, l : Int) : String
length函數返回self參數的長度。concat函數連接self和s字符串。substr函數返回self參數從位置i到l的字串（從0 開始計算）。如果超界了，會產生一個運行時錯誤。
默認的初始化為""（不是void）。不能繼承或重定義String。
Bool
Bool類提供true和false。默認的初始化是false（不是void）。不能繼承或重定義Bool。
7，Main Class
每個程序必須有一個類Main，並且Main里必須有一個沒有參數的函數main。main函數必須在Main里定義（不能通過繼承其它類）。程序通過(new Main).main()來執行。
8，注釋 Comments
Cool里有兩種注釋。
一種是以"--"開頭，直到行尾都被注釋掉。
一種注釋以"(*"和"*)"包圍着。
—— Pinkman