Started porting metacircular evaluator from SICP.
authorTim Vaughan <tgvaughan@gmail.com>
Sun, 2 Apr 2017 00:51:18 +0000 (12:51 +1200)
committerTim Vaughan <tgvaughan@gmail.com>
Sun, 2 Apr 2017 00:51:18 +0000 (12:51 +1200)
examples/metacirc.scm [new file with mode: 0644]
src/scheme-library.scm

diff --git a/examples/metacirc.scm b/examples/metacirc.scm
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4778591
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,384 @@
+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
+;; Mandatory SICP Metacircular Evaluator ;;
+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
+
+(define apply-in-underlying-scheme apply)
+
+;; Verbatim code from SICP
+
+(display "eval and apply\n")
+
+(define (eval exp env)
+  (cond ((self-evaluating? exp) 
+         exp)
+        ((variable? exp) 
+         (lookup-variable-value exp env))
+        ((quoted? exp) 
+         (text-of-quotation exp))
+        ((assignment? exp) 
+         (eval-assignment exp env))
+        ((definition? exp) 
+         (eval-definition exp env))
+        ((if? exp) 
+         (eval-if exp env))
+        ((lambda? exp)
+         (make-procedure 
+           (lambda-parameters exp)
+           (lambda-body exp)
+           env))
+        ((begin? exp)
+         (eval-sequence 
+           (begin-actions exp) 
+           env))
+        ((cond? exp) 
+         (eval (cond->if exp) env))
+        ((application? exp)
+         (apply (eval (operator exp) env)
+                (list-of-values 
+                  (operands exp) 
+                  env)))
+        (else
+          (error "Unknown expression type: EVAL" exp))))
+
+(define (apply procedure arguments)
+  (cond ((primitive-procedure? procedure)
+         (apply-primitive-procedure 
+           procedure 
+           arguments))
+        ((compound-procedure? procedure)
+         (eval-sequence
+           (procedure-body procedure)
+           (extend-environment
+             (procedure-parameters 
+               procedure)
+             arguments
+             (procedure-environment 
+               procedure))))
+        (else
+          (error "Unknown procedure type: APPLY" 
+                 procedure))))
+
+(define (list-of-values exps env)
+  (if (no-operands? exps)
+    '()
+    (cons (eval (first-operand exps) env)
+          (list-of-values 
+            (rest-operands exps) 
+            env))))
+
+(define (eval-if exp env)
+  (if (true? (eval (if-predicate exp) env))
+    (eval (if-consequent exp) env)
+    (eval (if-alternative exp) env)))
+
+(define (eval-sequence exps env)
+  (cond ((last-exp? exps) 
+         (eval (first-exp exps) env))
+        (else 
+          (eval (first-exp exps) env)
+          (eval-sequence (rest-exps exps) 
+                         env))))
+
+(define (eval-assignment exp env)
+  (set-variable-value! 
+    (assignment-variable exp)
+    (eval (assignment-value exp) env)
+    env)
+  'ok)
+
+(define (self-evaluating? exp)
+  (cond ((number? exp) true)
+        ((string? exp) true)
+        (else false)))
+
+(define (variable? exp) (symbol? exp))
+
+(define (quoted? exp)
+  (tagged-list? exp 'quote))
+
+(define (text-of-quotation exp)
+  (cadr exp))
+
+(define (tagged-list? exp tag)
+  (if (pair? exp)
+    (eq? (car exp) tag)
+    false))
+
+(define (assignment? exp)
+  (tagged-list? exp 'set!))
+
+(define (assignment-variable exp) 
+  (cadr exp))
+
+(define (assignment-value exp) (caddr exp))
+
+(define (definition? exp)
+  (tagged-list? exp 'define))
+
+(define (definition-variable exp)
+  (if (symbol? (cadr exp))
+    (cadr exp)
+    (caadr exp)))
+
+(define (definition-value exp)
+  (if (symbol? (cadr exp))
+    (caddr exp)
+    (make-lambda 
+      (cdadr exp)   ; formal parameters
+      (cddr exp)))) ; body
+
+
+(display "lambda... \n")
+
+(define (lambda? exp) 
+  (tagged-list? exp 'lambda))
+(define (lambda-parameters exp) (cadr exp))
+(define (lambda-body exp) (cddr exp))
+
+(define (make-lambda parameters body)
+    (cons 'lambda (cons parameters body)))
+
+(define (if? exp) (tagged-list? exp 'if))
+(define (if-predicate exp) (cadr exp))
+(define (if-consequent exp) (caddr exp))
+(define (if-alternative exp)
+  (if (not (null? (cdddr exp)))
+    (cadddr exp)
+    'false))
+
+(define (make-if predicate 
+                 consequent 
+                 alternative)
+  (list 'if 
+        predicate 
+        consequent 
+        alternative))
+
+(define (begin? exp) 
+  (tagged-list? exp 'begin))
+(define (begin-actions exp) (cdr exp))
+(define (last-exp? seq) (null? (cdr seq)))
+(define (first-exp seq) (car seq))
+(define (rest-exps seq) (cdr seq))
+
+(define (sequence->exp seq)
+  (cond ((null? seq) seq)
+        ((last-exp? seq) (first-exp seq))
+        (else (make-begin seq))))
+
+(define (make-begin seq) (cons 'begin seq))
+
+(define (application? exp) (pair? exp))
+(define (operator exp) (car exp))
+(define (operands exp) (cdr exp))
+(define (no-operands? ops) (null? ops))
+(define (first-operand ops) (car ops))
+(define (rest-operands ops) (cdr ops))
+
+
+(display "cond... \n")
+
+(define (cond? exp) 
+  (tagged-list? exp 'cond))
+(define (cond-clauses exp) (cdr exp))
+(define (cond-else-clause? clause)
+  (eq? (cond-predicate clause) 'else))
+(define (cond-predicate clause) 
+  (car clause))
+(define (cond-actions clause) 
+  (cdr clause))
+(define (cond->if exp)
+  (expand-clauses (cond-clauses exp)))
+(define (expand-clauses clauses)
+  (if (null? clauses)
+    'false     ; no else clause
+    (let ((first (car clauses))
+          (rest (cdr clauses)))
+      (if (cond-else-clause? first)
+        (if (null? rest)
+          (sequence->exp 
+            (cond-actions first))
+          (error "ELSE clause isn't last: COND->IF"
+          clauses))
+      (make-if (cond-predicate first)
+               (sequence->exp 
+                 (cond-actions first))
+               (expand-clauses 
+                 rest))))))
+
+
+(define (true? x)
+  (not (eq? x false)))
+
+(define (false? x)
+  (eq? x false))
+
+
+(display "make-procedure...\n")
+
+
+(define (make-procedure parameters body env)
+  (list 'procedure parameters body env))
+(define (compound-procedure? p)
+  (tagged-list? p 'procedure))
+(define (procedure-parameters p) (cadr p))
+(define (procedure-body p) (caddr p))
+(define (procedure-environment p) (cadddr p))
+
+(define (enclosing-environment env) (cdr env))
+(define (first-frame env) (car env))
+(define the-empty-environment '())
+
+
+(display "make-frame\n")
+
+(define (make-frame variables values)
+  (cons variables values))
+(define (frame-variables frame) (car frame))
+(define (frame-values frame) (cdr frame))
+(define (add-binding-to-frame! var val frame)
+  (set-car! frame (cons var (car frame)))
+  (set-cdr! frame (cons val (cdr frame))))
+
+(display "extend-environment\n")
+
+(define (extend-environment vars vals base-env)
+  (if (= (length vars) (length vals))
+    (cons (make-frame vars vals) base-env)
+    (if (< (length vars) (length vals))
+      (error "Too many arguments supplied" 
+             vars 
+             vals)
+      (error "Too few arguments supplied" 
+             vars 
+             vals))))
+
+(display "lookup-variable\n")
+
+(define (lookup-variable-value var env)
+  (define (env-loop env)
+    (define (scan vars vals)
+      (cond ((null? vars)
+             (env-loop 
+               (enclosing-environment env)))
+            ((eq? var (car vars))
+             (car vals))
+            (else (scan (cdr vars) 
+                        (cdr vals)))))
+    (if (eq? env the-empty-environment)
+      (error "Unbound variable" var)
+      (let ((frame (first-frame env)))
+        (scan (frame-variables frame)
+              (frame-values frame)))))
+  (env-loop env))
+
+(display "set-variable\n")
+
+(define (set-variable-value! var val env)
+  (define (env-loop env)
+    (define (scan vars vals)
+      (cond ((null? vars)
+             (env-loop 
+               (enclosing-environment env)))
+            ((eq? var (car vars))
+             (set-car! vals val))
+            (else (scan (cdr vars) 
+                        (cdr vals)))))
+    (if (eq? env the-empty-environment)
+      (error "Unbound variable: SET!" var)
+      (let ((frame (first-frame env)))
+        (scan (frame-variables frame)
+              (frame-values frame)))))
+  (env-loop env))
+
+(display "define-variable\n")
+
+(define (define-variable! var val env)
+  (let ((frame (first-frame env)))
+    (define (scan vars vals)
+      (cond ((null? vars)
+             (add-binding-to-frame! 
+               var val frame))
+            ((eq? var (car vars))
+             (set-car! vals val))
+            (else (scan (cdr vars) 
+                        (cdr vals)))))
+    (scan (frame-variables frame)
+          (frame-values frame))))
+
+(display "setup-environment...\n")
+
+(define (setup-environment)
+  (let ((initial-env
+          (extend-environment 
+            (primitive-procedure-names)
+            (primitive-procedure-objects)
+            the-empty-environment)))
+    (define-variable! 'true true initial-env)
+    (define-variable! 'false false initial-env)
+    initial-env))
+
+(define (primitive-procedure? proc)
+  (tagged-list? proc 'primitive))
+
+(define (primitive-implementation proc) 
+  (cadr proc))
+
+(define primitive-procedures
+  (list (list 'car car)
+        (list 'cdr cdr)
+        (list 'cons cons)
+        (list 'null? null?)
+        (list '+ +)
+        (list '- -)
+        (list '* *)))
+
+(define (primitive-procedure-names)
+  (map car primitive-procedures))
+
+(define (primitive-procedure-objects)
+  (map (lambda (proc) 
+         (list 'primitive (cadr proc)))
+       primitive-procedures))
+
+
+
+(define (apply-primitive-procedure proc args)
+    (apply-in-underlying-scheme
+         (primitive-implementation proc) args))
+
+(define input-prompt  ";;; M-Eval input:")
+(define output-prompt ";;; M-Eval value:")
+
+
+(display "driver-loop...\n") 
+
+
+(define (driver-loop)
+  (prompt-for-input input-prompt)
+  (let ((input (read)))
+    (let ((output 
+            (eval input 
+                  the-global-environment)))
+      (announce-output output-prompt)
+      (user-print output)))
+  (driver-loop))
+
+(define (prompt-for-input string)
+  (newline) (newline) 
+  (display string) (newline))
+
+(define (announce-output string)
+  (newline) (display string) (newline))
+
+(define (user-print object)
+  (if (compound-procedure? object)
+    (display 
+      (list 'compound-procedure
+            (procedure-parameters object)
+            (procedure-body object)
+            '<procedure-env>))
+    (display object)))
+
+(define the-global-environment 
+  (setup-environment))
index 14aa6f8..cd26932 100644 (file)
 (define (cdar l) (cdr (car l)))
 (define (cddr l) (cdr (cdr l)))
 (define (cadar l) (car (cdr (car l))))
 (define (cdar l) (cdr (car l)))
 (define (cddr l) (cdr (cdr l)))
 (define (cadar l) (car (cdr (car l))))
+(define (caddr l) (car (cdr (cdr l))))
+(define (cadddr l) (car (cdr (cdr (cdr l)))))
 
 
+;; FUNCTIONAL PROGRAMMING
+
+(define (fold-left proc init l)
+  (if (null? l)
+    init
+    (fold-left proc (proc init (car l)) (cdr l))))
+
+(define (reduce-left proc init l)
+  (if (null? l)
+    init
+    (if (null? (cdr l))
+      (car l)
+      (fold-left proc (proc (car l) (car (cdr l))) (cdr (cdr l))))))
+
+(define (map proc l)
+  (if (null? l)
+    '()
+    (cons (proc (car l)) (map proc (cdr l)))))
 
 ;; NUMBERS
 
 
 ;; NUMBERS
 
 (define (null? arg)
   (eq? arg '()))
 
 (define (null? arg)
   (eq? arg '()))
 
-(define (fold-left proc init l)
-  (if (null? l)
-    init
-    (fold-left proc (proc init (car l)) (cdr l))))
-
-(define (reduce-left proc init l)
-  (if (null? l)
-    init
-    (if (null? (cdr l))
-      (car l)
-      (fold-left proc (proc (car l) (car (cdr l))) (cdr (cdr l))))))
-
 (define (+ . args)
   (fold-left pair+ 0 args))
 
 (define (+ . args)
   (fold-left pair+ 0 args))