一个比较完整的lisp解释器 lua实现

作者：ertuil

时间：2018年2月10日

想法

这两天在看了一些奇怪的书，看完之后突发奇想，就有了这样一个【功能还算完整的】【自创方言的】【函数式】的lisp解释器——erlisp。没有用python，担心性能，所以选择了现学现用lua（实践证明，目前不做任何优化，性能依然完全没有）。

代码

https://github.com/andytt/erlisp

功能

0. 作为动态语言，提供了命令行交互和脚本执行两种运行方式。现在在写lua和C/C++的接口。（这是一个运行在虚拟机上的伪虚拟机）
1. 变量类型：number、string、list、boolean、function。list其实就是lua的table，去掉了hash表部分，只保留数组部分。
2. 语法上对 lisp的cda、cdr进行了模拟...提供了’作为quote的语法糖
3. 对于转义字符全部用%实现了，比如%n%t%a等
4. 作用域：可定义全局globe或者局部变量local，lua对此非常好实现。
5. if条件分支、for遍历列表、while循环：是的，由于lua对递归次数有限制，我们不能够像普通的函数式语言那样用递归来代替循环，因此提供了面向过程的范式
6. 函数的定义、调用，由于是函数式语言，所以函数可以作为函数参数，可以被函数返回，是第一类变量
7. 对lua5.3中的几个标准库：math、os、io、table、string 进行了封装，部分函数进行了修改。因此可以进行数学运算、时间操作、文件文件夹操作、输入输出及其重定向、列表的删增减改、字符串的查找删除正则表达式等。
8. 提供了一个小小的标准库，定义了一些个人觉得常用的操作。
9. 实现了python的高阶函数：map、filter、reduce、sort、偏函数等。将函数作为参数传入
10. 模块扩展：你可以支持动态的导入.lisp文件，意味着可以按照模块的方法来组织程序。
11. 可以像C/C++支持lua那样，利用lua甚至C/C++来为lisp提供库。
12. 可以有注释

EXAMPLE

几个例子：

• 函数式，利用函数构造并返回函数： 见b.lisp

• 普通的程序：筛选法求十万内的所有素数并把结果保存到文件中： 见a.lisp

运行需要2.4s左右...性能上来说爆炸了... lua同样代码0.01s python 0.03s 优化的c 仅仅需要0.005s。

• 交互式界面 定义斐波拉起函数在c.lisp中，被其他文件导入并使用

• 命令行交互 见图片

缺点：

1. 性能不佳！诸如尾递归之类的地方没优化、本身运行在虚拟机之上……
2. lua定义的标准库函数与用户定义的lambda函数在本质上有区别...lua的函数无法完全函数化，可以封装解决...（下面来实现）
3. 对所有变量地址均保存在表中，没有安全检查
4. 没有提供调试功能、异常处理和并发的功能...导致了无法现代化的使用
5. 各种命名不规范...接口不清晰...第一次使用lua用法不地道（即便是python也无法做到pythonic）
6. 内存管理？栈？垃圾清理？不存在的...就用lua提供的吧...太tm难了
7. 字符串中不能够使用”字符，只能用单引号（在之前写了一半的c语言版本中没这个问题）
8. 单引号作为quote语法糖只能用于列表中...函数作为参数传递的时候，必须要加双引号或者（quote xxx）

总结

算是一次小的尝试吧，从词法分析到到语法分析、从定义域的实现到函数的实现，对程序语言的编译运行的过程有了新的理解和体会，算是一点收获吧。

这两天先学的lua语法，大体上与python等动态语言类似，还要继续消化吸收。erlisp的细节还需要处理的更加完善和优化，算是我自己的一个小玩具了吧！！

（甚至想用C重构，作为科大狗的我怕是疯了惹 23333）