一步步，从零手写一个 Claude Code
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📖 想深入了解原理？ 姊妹项目 How Claude Code Works — 12 篇专题，33 万字，从源码级别深度解析 Claude Code 架构
⚖️ 声明 / Disclaimer：这是一个从零手写 Claude Code 的学习项目，照着 Claude Code 的公开可观察行为和通用 Agent 写法来做，不保证和 Claude Code 真实内部实现一致。"Claude Code" 是 Anthropic 的商标，本项目和 Anthropic 没有关联。
Claude Code 有几十万行代码，读不动？
本项目用 约 5000 行代码（TypeScript 和 Python 两个版本分别写），从零手写 Claude Code 的核心：Agent Loop、13 个工具（含并行执行 + 流式早期启动）、4 层上下文压缩、语义记忆召回、技能系统、多 Agent、MCP 集成。参照的是 Claude Code 的公开可观察行为，每一步都对着它讲清差异在哪。
这不是 demo，是一份分步教程——13 章内容，跟着动手写几千行代码，从零理解一个 Coding Agent 的工作原理。而且每个代码章都能一条命令跑起来、不用 API key（见下方「每章代码都能跑」一节）。读完你就理解了 coding agent 的核心运作机制，无需啃那几十万行代码。
demo_3x.mp4
13 章内容，分两个阶段——先构建一个可用的 Coding Agent，再逐步添加进阶能力。每章都贴能跑的真实代码 + 与 Claude Code 的架构对照：
| 章节 | 内容 | 架构对照视角 |
|---|---|---|
| Phase 1: 构建一个可用的 Coding Agent | ||
| 1. Agent Loop | 核心循环：调用 LLM → 执行工具 → 重复 | agent.ts ↔ query.ts |
| 2. 工具系统 | 13 个工具 + mtime 防护 + 延迟加载 | tools.ts ↔ Tool.ts + 66 工具 |
| 3. System Prompt | 提示词工程 + @include 语法 | prompt.ts ↔ prompts.ts |
| 4. CLI 与会话 | REPL、Ctrl+C、会话持久化 | cli.ts ↔ cli.tsx |
| 5. 流式输出 | 双后端 + 流式工具执行 + 并行执行 | agent.ts ↔ api/claude.ts |
| 6. 权限与安全 | 5 模式 + 声明式规则 + 危险检测 | tools.ts ↔ permissions/ (52KB) |
| 7. 上下文管理 | 4 层压缩 + 大结果持久化 | agent.ts ↔ compact/ |
| Phase 2: 进阶能力 | ||
| 8. 记忆系统 | 4 类型记忆 + 语义召回 + 异步预取 | memory.ts ↔ memory.ts |
| 9. 技能系统 | 技能发现 + inline/fork 双模式 | skills.ts ↔ SkillTool/ |
| 10. Plan Mode | 只读规划 + 4 选项审批工作流 | agent.ts ↔ EnterPlanMode |
| 11. 多 Agent | Sub-Agent fork-return 多 Agent 架构 | subagent.ts ↔ AgentTool/ |
| 12. MCP 集成 | JSON-RPC over stdio 连接外部工具 | mcp.ts ↔ mcpClient.ts |
| 13. 架构对比 | 完整对比 + 扩展方向 | 全局 |
| 14. 功能测试 | 22 项手动测试覆盖全部功能 | test/ |
读代码最怕读不懂又跑不起来，改一行也不知道对不对。所以每个代码章都配了一份能单独跑的最小实现：一条命令、不用 API key，就能看它真的转起来。
node steps/run.mjs --list # 列出所有能跑的章节
node steps/run.mjs 7 # 跑第 7 章：对话变长了，它把旧消息压成摘要
node steps/run.mjs 7 --diff # 只看这一章比上一章多写的那几行
node steps/run.mjs 7 --py # 换成 Python 版看到的输出是真跑出来的（本地 mock 模型驱动，不联网），--diff 标出的正是这一章新增的代码。想拿自己的 prompt 连真模型试，加 --live 就行。每章的这段代码、文档里贴的代码块、跑出来的那段输出，全从同一份源码生成——不会出现"文档说的和代码对不上"。
TypeScript 版
git clone https://github.com/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch.git
cd claude-code-from-scratch
npm install && npm run buildPython 版（需要 Python 3.11+，详细说明）
cd python
pip install -e .
mini-claude-py # 命令行入口（避免与 TS 版 mini-claude 冲突）
python -m mini_claude # 或用 python -m 方式运行支持两种后端，通过环境变量自动识别：（支持自定义base url）
方式一：Anthropic 格式（推荐）
export ANTHROPIC_API_KEY="sk-ant-xxx"
# 可选：使用代理
export ANTHROPIC_BASE_URL="https://aihubmix.com"方式二：OpenAI 兼容格式
export OPENAI_API_KEY="sk-xxx"
export OPENAI_BASE_URL="https://api.openai.com/v1"默认模型为 claude-opus-4-6，可通过环境变量或命令行参数自定义：
export MINI_CLAUDE_MODEL="claude-sonnet-4-6" # 环境变量方式
npm start -- --model gpt-4o # 命令行方式（优先级更高）TypeScript 版
npm start # 交互式 REPL 模式（推荐）
npm start -- --resume # 恢复上次会话继续对话
npm start -- --yolo # 跳过安全确认（危险命令自动执行）
npm start -- --plan # Plan 模式：只分析不修改
npm start -- --accept-edits # 自动批准文件编辑
npm start -- --dont-ask # CI 模式：需确认的操作自动拒绝
npm start -- --max-cost 0.50 # 费用限制（美元）
npm start -- --max-turns 20 # 轮次限制Python 版
mini-claude-py # 交互式 REPL 模式（推荐）
mini-claude-py --resume # 恢复上次会话继续对话
mini-claude-py --yolo # 跳过安全确认
mini-claude-py --plan # Plan 模式：只分析不修改
mini-claude-py --accept-edits # 自动批准文件编辑
mini-claude-py --dont-ask # CI 模式：需确认的操作自动拒绝
mini-claude-py --max-cost 0.50 # 费用限制（美元）
mini-claude-py --max-turns 20 # 轮次限制全局安装后可在任意目录使用：
TypeScript 版
npm link # 全局安装
cd ~/your-project
mini-claude # 直接启动Python 版
cd python
pip install -e . # 全局安装（editable 模式）
cd ~/your-project
mini-claude-py # 直接启动| 命令 | 功能 |
|---|---|
/clear |
清空对话历史 |
/cost |
显示累计 token 用量和费用估算 |
/compact |
手动触发对话压缩 |
/memory |
列出所有已保存的记忆 |
/skills |
列出可用的技能 |
/<skill> |
调用已注册的技能（如 /commit） |
| 维度 | Claude Code | Mini Claude Code |
|---|---|---|
| 定位 | 生产级编程智能体 | 学习 / 最小可用实现 |
| 工具数量 | 66+ 内置工具 | 13 个工具（6 核心 + web_fetch + tool_search + skill + agent + plan mode） |
| 工具执行 | 并发 + streaming 早期启动 | 并行执行 + streaming 早期启动 |
| 上下文管理 | 4 级压缩流水线 | 4 层压缩 + 大结果持久化（>30KB） |
| 权限系统 | 7 层 + AST 分析 | 5 种模式 + 声明式规则 + 正则检测 |
| 编辑验证 | 14 步流水线 | 引号容错 + 唯一性 + mtime 防护 + diff 输出 |
| 记忆系统 | 4 类型 + 语义召回 | 4 类型 + 语义召回 + 异步预取 |
| 技能系统 | 6 源 + inline/fork | 2 源 + inline/fork |
| 多 Agent | Sub-Agent + Coordinator + Swarm | Sub-Agent（3 内置 + 自定义 Agent） |
| MCP 集成 | mcpClient.ts + 动态工具发现 | McpManager + JSON-RPC over stdio |
| 预算控制 | USD/轮次/abort 三维 | USD + 轮次限制 |
| 代码量 | 50 万+ 行 | ~5500 行（TS）/ ~5000 行（Python） |
- Agent 循环：自动调用工具、处理结果、持续迭代，直到任务完成
- 13 个工具：读写编辑文件（mtime 防护）、搜索、Shell、WebFetch、ToolSearch（延迟加载）、技能、子 Agent、Plan Mode
- 流式输出：逐字实时显示，Anthropic + OpenAI 双后端，streaming 工具早期执行
- 并行工具执行：只读工具（read_file、grep_search 等）自动并发，2-3x 加速
- 4 层上下文压缩：budget 截断 → stale snip → microcompact → auto-compact + 大结果持久化（>30KB 写磁盘）
- 权限系统：5 种模式 +
.claude/settings.json声明式 allow/deny 规则 + 16 个危险命令正则 - 记忆系统：4 类型记忆 + 语义召回（sideQuery 调模型选择相关记忆）+ 异步预取
- 技能系统：
.claude/skills/目录加载，支持 inline 注入和 fork 子 Agent 两种执行模式 - 多 Agent：Sub-Agent fork-return 模式（3 内置类型 +
.claude/agents/自定义类型） - MCP 集成：JSON-RPC over stdio 连接外部工具服务器，动态工具发现与调用转发
- System Prompt：@include 语法递归引入、.claude/rules/ 自动加载、模板变量替换
- Extended Thinking：支持 Anthropic 扩展思考（
--thinking），adaptive/enabled/disabled 三模式 - 预算控制：
--max-cost费用限制 +--max-turns轮次限制，超限自动停止 - 会话持久化：自动保存对话，
--resume恢复上次会话 - 跨平台：Windows / macOS / Linux，自动检测 shell（PowerShell / bash / zsh）
- 错误恢复：API 限流/过载时指数退避 + 随机抖动重试（最多 3 次），Ctrl+C 优雅中断
src/ # TypeScript 版
├── agent.ts # Agent 循环：流式、并行执行、4 层压缩、预算 (2169 行)
├── tools.ts # 工具：13 工具 + mtime 防护 + 延迟加载 (884 行)
├── autonomy.ts # 自治：/goal 评估器 + /loop + Auto Mode 分类器 (464 行)
├── cli.ts # CLI 入口：参数解析、REPL、预算 flags (416 行)
├── memory.ts # 记忆系统：4 类型 + 语义召回 + 异步预取 (392 行)
├── mcp.ts # MCP 客户端：JSON-RPC over stdio (277 行)
├── prompt.ts # System Prompt：@include + 模板 + 注入 (253 行)
├── ui.ts # 终端输出：彩色显示、格式化、子 Agent 显示 (215 行)
├── subagent.ts # 子 Agent：3 内置 + 自定义 Agent 发现 (199 行)
├── skills.ts # 技能系统：目录发现 + inline/fork 双模式 (175 行)
├── session.ts # 会话持久化：保存/恢复/列表 (63 行)
├── frontmatter.ts # 共享 YAML frontmatter 解析器 (41 行)
总计: ~5500 行
python/ # Python 版（功能一致）
├── mini_claude/
│ ├── agent.py, tools.py, autonomy.py, __main__.py, ui.py,
│ ├── prompt.py, session.py, memory.py, skills.py, subagent.py,
│ ├── mcp_client.py, frontmatter.py
│ └── system_prompt.md
└── pyproject.toml 总计: ~5000 行
steps/ # 每章可运行的最小实现（单一真源 → 生成快照）
├── canonical/{ts,py} # 教学代码真源，#step 标记按章切片
├── run.mjs # node steps/run.mjs <N> [--diff|--py|--live|--list]
└── build.mjs, test.mjs # 生成快照 + 零 key 验证每一步
用户输入
│
▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ Agent Loop │
│ │
│ 消息历史 → API (流式) → 实时输出 │
│ ▲ │ │
│ │ ┌────┴───┐ │
│ │ │文本输出│ │
│ │ │工具调用│ │
│ │ └────┬───┘ │
│ │ │ │
│ │ ┌───────┐ ┌────▼───┐ │
│ │ │截断保护│←│工具执行│ │
│ │ └───────┘ └────┬───┘ │
│ │ │ │
│ │ ┌───────────────▼───┐ │
│ └───│Token 追踪 + 压缩 │ │
│ └───────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────┘
│
▼
任务完成 → 自动保存会话
- how-claude-code-works — Claude Code 源码架构深度解析（12 篇专题，33 万字）
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