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通过开发一门类 Lisp 的编程语言来理解编程语言的设计思想#xff0c;本实践来自著名的《Build Your Own Lisp》…目录 文章目录目录前言前文列表基础功能演示数字运算变量与代数运算列表处理Lambda 函数条件分支字符串源文件加载函数库列表处理函数库条件分支函数库数学库前言
通过开发一门类 Lisp 的编程语言来理解编程语言的设计思想本实践来自著名的《Build Your Own Lisp》。
代码实现https://github.com/JmilkFan/Lispy
前文列表
《用 C 语言开发一门编程语言 — 交互式解析器》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 语法解析器运行原理》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 波兰表达式解析器》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 表达式存储器》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 符号表达式解析器》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 引用表达式解析器》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 变量的设计与实现》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 基于 Lambda 表达式的函数设计与实现》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 条件分支的设计与实现》 《用 C 语言开发一门编程语言 — 字符串的设计与实现》
基础功能演示
目前为止我们开发的编程语言已经拥有了以下功能
交互式解析器界面MPC 语法解析器基于波兰表达式的数字运算基于符号表达式的代数运算基于引用表达式的变量基于 Lambda 表达式的函数条件分支逻辑控制语句文件加载等等。
在本文中我们将完整的演示上述技术功能并尝试通过预定义一些常用的函数库来辅助编程。
数字运算
lispy 4 5 // 45
9
lispy - 8 3 // 8-3
5
lispy * 6 2 // 6 * 2
12
lispy / 10 5 // 10/5
2
lispy / 10 0 // 10/0
Division By Zero!
lispy - (* 10 10) ( 1 1 1) // (10*10) - (111)
97变量与代数运算
lispy def {x} 1
()
lispy x 1
2
lispy def {y} 2
()
lispy x y
3
lispy def {a b} 2 3
()
lispy a b
5
lispy x (* a b) y // x (a * b) y
9
lispy def {arglist} {a b c d}
()
lispy def arglist 1 2 3 4
()
lispy list a b c d
{1 2 3 4}列表处理
lispy def { l1 } {1 2 3}
()
lispy def { l2 } {4 5 6}
()
lispy head l1
{1}
lispy tail l1
{2 3}
lispy join l1 l2
{1 2 3 4 5 6}
lispy list l1 l1
{{1 2 3} {1 2 3}}
lispy eval { 1 2 3}
6Lambda 函数
lispy def {add-mul} (\ {x y} { x (* x y)})
()
lispy add-mul 10 20
210
lispy add-mul 30 40
1230
lispy def {add-mul-ten} (add-mul 10)
()
lispy add-mul-ten 50
510条件分支
lispy def {x y} 100 200
()
lispy if ( x y) { x y} {- x y}
-100
lispy if ( x y) { x y} {- x y}
300字符串
lispy print Hello World!
Hello World!
()
lispy error This is an error!
This is an error!源文件加载
$ cat hello.lspy
(print hello world.)$ main hello.lspy
hello world.函数库
列表处理函数库
list.lspylib
; 空类型
(def {nil} {}); 布尔类型
(def {true} 1)
(def {false} 0); 函数定义 Lambda 表达式
(def {fun} (\ {f b} {def (head f) (\ (tail f) b)
})); 取列表中的第一、二、三项
(fun {fst l} { eval (head l) })
(fun {snd l} { eval (head (tail l)) })
(fun {trd l} { eval (head (tail (tail l))) }); 获取列表长度
(fun {len l} {if ( l nil){0}{ 1 (len (tail l))}
}); 取列表中的第 n 项
(fun {nth n l} {if ( n 0){fst l}{nth (- n 1) (tail l)}
}); 取列表中的最后一项
(fun {last l} {nth (- (len l) 1) l}); 取列表中的前 n 项
(fun {take n l} {if ( n 0){nil}{join (head l) (take (- n 1) (tail l))}
}); 删除列表中的前 n 项
(fun {drop n l} {if ( n 0){l}{drop (- n 1) (tail l)}
}); 从第 n 项分裂列表
(fun {split n l} {list (take n l) (drop n l)}); 取元素的 idx
(fun {elem x l} {if ( l nil){false}{if ( x (fst l)) {true} {elem x (tail l)}}
}); Map 函数所有列表元素执行相同的操作
(fun {map f l} {if ( l nil){nil}{join (list (f (fst l))) (map f (tail l))}
}); Filter 函数根据过滤条件进行元素过滤
(fun {filter f l} {if ( l nil){nil}{join (if (f (fst l)) {head l} {nil}) (filter f (tail l))}
}); Fold Left 函数向左折叠逐一执行指定函数操作
(fun {foldl f z l} {if ( l nil){z}{foldl f (f z (fst l)) (tail l)}
}); 向左折叠求和
(fun {sum l} {foldl 0 l})
; 向左折叠求积
(fun {product l} {foldl * 1 l})应用列表处理。
lispy load ./samples/list.lspylib
()
lispy def {l1} {1 2 3 4 5 6}
()
lispy len l1
6
lispy nth 2 l1
3
lispy last l1
6
lispy take 3 l1
{1 2 3}
lispy def {l2} (drop 4 l1)
()
lispy l2
{5 6}
lispy split 5 l1
{{1 2 3 4 5} {6}}
lispy elem 1 l1
1
lispy elem 7 l1
0
lispy map (\ {x} { x 10}) {5 2 11} // 所有元素的数值 10
{15 12 21}
lispy filter (\ {x} { x 2}) {5 2 11 -7 8 1} // 过滤出 2 的元素
{5 11 8}
lispy sum l1 // 求和
21
lispy product l1 // 求积
720条件分支函数库
condition.lspylib
; 空类型
(def {nil} {}); 布尔类型
(def {true} 1)
(def {false} 0); 函数定义 Lambda 表达式
(def {fun} (\ {f b} {def (head f) (\ (tail f) b)
})); 取列表中的第一、二、三项
(fun {fst l} { eval (head l) })
(fun {snd l} { eval (head (tail l)) })
(fun {trd l} { eval (head (tail (tail l))) }); Unpack List for Function
(fun {unpack f l} {eval (join (list f) l)
})
; Pack List for Function
(fun {pack f xs} {f xs}); switch 关键字
(fun {switch cs} {if ( cs nil){error No Selection Found}{if (fst (fst cs)) {snd (fst cs)} {unpack switch (tail cs)}}
}); default 关键字
(def {default} true); case 关键字
(fun {case x cs} {if ( cs nil){error No Case Found}{if ( x (fst (fst cs))) {snd (fst cs)} {unpack case (join (list x) (tail cs))}}
}); 条件选择月份后缀函数
(fun {month-day-suffix i} {switch{( i 0) st}{( i 1) nd}{( i 3) rd}{default th}
}); 条件选择星期几函数
(fun {day-name x} {case x{0 Monday}{1 Tuesday}{2 Wednesday}{3 Thursday}{4 Friday}{5 Saturday}{6 Sunday}
})应用switch/case 语句。
lispy load ./samples/condition.lspylib
()
lispy month-day-suffix 1
nd
lispy month-day-suffix 2
th
lispy day-name 0
Monday
lispy day-name 1
Tuesday数学库
fibonacci.lspylib
; 空类型
(def {nil} {}); 布尔类型
(def {true} 1)
(def {false} 0); 函数定义 Lambda 表达式
(def {fun} (\ {f b} {def (head f) (\ (tail f) b)
})); 取列表中的第一、二、三项
(fun {fst l} { eval (head l) })
(fun {snd l} { eval (head (tail l)) })
(fun {trd l} { eval (head (tail (tail l))) }); Unpack List for Function
(fun {unpack f l} {eval (join (list f) l)
})
; Pack List for Function
(fun {pack f xs} {f xs}); switch 关键字
(fun {switch cs} {if ( cs nil){error No Selection Found}{if (fst (fst cs)) {snd (fst cs)} {unpack switch (tail cs)}}
}); default 关键字
(def {default} true); Fibonacci
(fun {fib n} {switch{ ( n 0) 0 }{ ( n 1) 1 }{ default ( (fib (- n 1)) (fib (- n 2))) }
})应用
lispy load ./samples/fibonacci.lspylib
()
lispy
()
lispy fib 10
55
lispy fib 20
6765
