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

在 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 Haskell ， F# 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。

以 ["+", 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 1 和 3 ，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

(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

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:joy: