怎样写一个解释器(雾)

本文是王垠一篇年代久远的文章的笔记,我仿照其中的说明做了一个简单的lisp“解释器”并记录了下来.

准确的来说并不算一个解释器,而更像是一个DSL:在宿主语言中以多位数组(或列表)的形式存在,没有分词和解析的过程,也没有创建AST,而是直接解释运行。

如何用数组表示代码

lisp中大量使用的S-表达式具有'(+ 1 3)的形式,在python中以列表表示,即["+", 1, 3],操作符放在最前面。

这个S-表达式就是我们解释器的输入

解析一个表达式

有了一个输入后要解析表达式,方便起见所有表达式都只有最多三个参数,而且除if外最多两个。实际上一个就行,在HaskellF#等语言中只有一元函数,多元函数是通过Currying实现的。

所以只需要判断第一个元素,然后进行运算即可。
["+", 1, 3]为例,我们发现第一个元素是"+",”+”需要两个参数(这里忽略了一元+和错误处理)分别为13,所以进行运算1+3,得到结果4

变量和环境

完成了以上步骤的解释器只是一个普通的计算器,下面我们给它加上”变”量。由于我们对环境的操作,这里的”变”量实际上是不可变的,但我们可以重复绑定。

“环境”由一个单向列表实现,每个表达式都有自己的环境,这使得我们自然的使用了静态作用域。新的变量绑定被添加到源环境的后边形成新环境。由于每个表达式都会先从最内层的作用域开始查找变量,自然的实现了变量的遮蔽。

另外由于实现了变量,而函数也是变量(lambda表达式),所以函数也是可用的了。

条件

但是我们的语言只能顺序执行,下面添加一个条件判断。

加入条件判断其实很简单,在解析的基础上加上判断表达式if即可。

结束

原文没有条件判断,if是我诌的……不要加上if以后大概就是图灵完备的了233

原文的效果为

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(r2 '(+ 1 2))
;; => 3
(r2 '(* 2 3))
;; => 6
(r2 '(* 2 (+ 3 4)))
;; => 14
(r2 '(* (+ 1 2) (+ 3 4)))
;; => 21
(r2 '((lambda (x) (* 2 x)) 3))
;; => 6
(r2
'(let ([x 2])
(let ([f (lambda (y) (* x y))])
(f 3))))
;; => 6
(r2
'(let ([x 2])
(let ([f (lambda (y) (* x y))])
(let ([x 4])
(f 3)))))
;; => 6

我做出来是

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33
print(lisp(["+", 1, 2]))
# => 3
print(lisp(["*", 2, 3]))
# -> 6
print(lisp([["λ", "x", ["*", "x", 3]], 3]))
# -> 9
print(lisp(["λ", "x", ["*", "x", 3]]))
# -> Closure{x:x, exp:["*", "x", "3"], env:[]}
print(lisp(
["let",
["x", 2],
["let",
["f", ["λ", "y", ["*", "x", "y"]]],
["f", 3]]]
))
# => 6
print(lisp(["let", ["f", ["λ", "x", ["*", "x", 2]]], ["f", 4]]))
# => 8
print(lisp(
["let",
["x", 2],
["let",
["f",
["λ", "y", ["*", "x", "y"]]],
["let",
["x", 4],
["f", 3]]]]
))
# => 6

嗯,自我感觉还算可以😂


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