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我正在尝试使用 CPS 来简化我的 Python 解释器中的控制流实现。具体来说,当实现 return
/break
/continue
,我必须手动存储状态和展开,这很乏味。我读过以这种方式实现异常处理非常棘手。我想要的是每个 eval
函数能够将控制流引导到下一条指令或完全不同的指令。
一些比我更有经验的人建议研究 CPS 作为正确处理此问题的一种方式。我真的很喜欢它如何简化解释器中的控制流,但我不确定我需要做多少才能实现这一点。
Cont
monad 适合这里,因为宿主语言是 Haskell。
data Statement
= Assignment Expression Expression
| Expression Expression
| Break
| While Expression [Statement]
data Expression
| Attribute Expression String
| Constant Value
data Value
= String String
| Int Integer
| None
eval
:
eval (Assignment (Variable var) expr) = do
value <- evalExpr expr
updateSymbol var value
eval (Expression e) = do
_ <- evalExpr e
return ()
evalExpr
:
evalExpr (Attribute target name) = do
receiver <- evalExpr target
attribute <- getAttr name receiver
case attribute of
Just v -> return v
Nothing -> fail $ "No attribute " ++ name
evalExpr (Constant c) = return c
eval (Break) = do
env <- get
when (loopLevel env <= 0) (fail "Can only break in a loop!")
put env { flow = Breaking }
eval (While condition block) = do
setup
loop
cleanup
where
setup = do
env <- get
let level = loopLevel env
put env { loopLevel = level + 1 }
loop = do
env <- get
result <- evalExpr condition
when (isTruthy result && flow env == Next) $ do
evalBlock block
-- Pretty ugly! Eat continue.
updatedEnv <- get
when (flow updatedEnv == Continuing) $ put updatedEnv { flow = Next }
loop
cleanup = do
env <- get
let level = loopLevel env
put env { loopLevel = level - 1 }
case flow env of
Breaking -> put env { flow = Next }
Continuing -> put env { flow = Next }
_ -> return ()
最佳答案
这终于给了我一个尝试使用ContT
的好借口!
这是执行此操作的一种可能方法:存储(在 Reader
中包裹在 ContT
中)继续退出当前(最内层)循环:
newtype M r a = M{ unM :: ContT r (ReaderT (M r ()) (StateT (Map Id Value) IO)) a }
deriving ( Functor, Applicative, Monad
, MonadReader (M r ()), MonadCont, MonadState (Map Id Value)
, MonadIO
)
runM :: M a a -> IO a
runM m = evalStateT (runReaderT (runContT (unM m) return) (error "not in a loop")) M.empty
withBreakHere :: M r () -> M r ()
withBreakHere act = callCC $ \break -> local (const $ break ()) act
break :: M r ()
break = join ask
IO
以便在我的玩具解释器中轻松打印,并添加
State (Map Id Value)
用于变量)。
Break
和
While
作为:
eval Break = break
eval (While condition block) = withBreakHere $ fix $ \loop -> do
result <- evalExpr condition
unless (isTruthy result)
break
evalBlock block
loop
{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}
module Interp where
import Prelude hiding (break)
import Control.Applicative
import Control.Monad.Cont
import Control.Monad.State
import Control.Monad.Reader
import Data.Function
import Data.Map (Map)
import qualified Data.Map as M
import Data.Maybe
type Id = String
data Statement
= Print Expression
| Assign Id Expression
| Break
| While Expression [Statement]
| If Expression [Statement]
deriving Show
data Expression
= Var Id
| Constant Value
| Add Expression Expression
| Not Expression
deriving Show
data Value
= String String
| Int Integer
| None
deriving Show
data Env = Env{ loopLevel :: Int
, flow :: Flow
}
data Flow
= Breaking
| Continuing
| Next
deriving Eq
newtype M r a = M{ unM :: ContT r (ReaderT (M r ()) (StateT (Map Id Value) IO)) a }
deriving ( Functor, Applicative, Monad
, MonadReader (M r ()), MonadCont, MonadState (Map Id Value)
, MonadIO
)
runM :: M a a -> IO a
runM m = evalStateT (runReaderT (runContT (unM m) return) (error "not in a loop")) M.empty
withBreakHere :: M r () -> M r ()
withBreakHere act = callCC $ \break -> local (const $ break ()) act
break :: M r ()
break = join ask
evalExpr :: Expression -> M r Value
evalExpr (Constant val) = return val
evalExpr (Var v) = gets $ fromMaybe err . M.lookup v
where
err = error $ unwords ["Variable not in scope:", show v]
evalExpr (Add e1 e2) = do
Int val1 <- evalExpr e1
Int val2 <- evalExpr e2
return $ Int $ val1 + val2
evalExpr (Not e) = do
val <- evalExpr e
return $ if isTruthy val then None else Int 1
isTruthy (String s) = not $ null s
isTruthy (Int n) = n /= 0
isTruthy None = False
evalBlock = mapM_ eval
eval :: Statement -> M r ()
eval (Assign v e) = do
val <- evalExpr e
modify $ M.insert v val
eval (Print e) = do
val <- evalExpr e
liftIO $ print val
eval (If cond block) = do
val <- evalExpr cond
when (isTruthy val) $
evalBlock block
eval Break = break
eval (While condition block) = withBreakHere $ fix $ \loop -> do
result <- evalExpr condition
unless (isTruthy result)
break
evalBlock block
loop
prog = [ Assign "i" $ Constant $ Int 10
, While (Var "i") [ Print (Var "i")
, Assign "i" (Add (Var "i") (Constant $ Int (-1)))
, Assign "j" $ Constant $ Int 10
, While (Var "j") [ Print (Var "j")
, Assign "j" (Add (Var "j") (Constant $ Int (-1)))
, If (Not (Add (Var "j") (Constant $ Int (-4)))) [ Break ]
]
]
, Print $ Constant $ String "Done"
]
i = 10
while i:
print i
i = i - 1
j = 10
while j:
print j
j = j - 1
if j == 4:
break
10 10 9 8 7 6 5
9 10 9 8 7 6 5
8 10 9 8 7 6 5
...
1 10 9 8 7 6 5
关于haskell - 试图将 CPS 应用于口译员,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/25365900/
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