用Haskell编写Haskell解释器

一个经典的编程练习是用Lisp / Scheme编写Lisp / Scheme解释器。可以利用完整语言的功能为该语言的子集生成解释器。

Haskell有类似的练习吗？我想使用Haskell作为引擎来实现Haskell的子集。当然可以做到，但是有没有在线资源可供参考？

我正在探索使用Haskell作为语言来探索我正在教授的“ 离散结构”课程中的某些概念的想法。在本学期，我选择了米兰达语，这是一种较小的语言，启发了Haskell。Miranda完成了大约90％的工作，但是Haskell完成了大约2000％的工作。:)

所以我的想法是创建一种语言，该语言具有我想要的Haskell的功能，而不允许其他所有功能。随着学生的进步，一旦他们掌握了基础知识，我就可以有选择地“打开”各种功能。

教学“语言水平”已成功用于教授Java和Scheme。通过限制他们可以做的事情，可以防止他们在他们仍在掌握要教的语法和概念的同时向自己开枪。并且您可以提供更好的错误消息。

我爱你的目标，但这是一项艰巨的工作。一些提示：

• 我已经在GHC上工作，您不希望有任何来源。 Hugs是一个更简单，更简洁的实现，但是不幸的是它在C语言中。

• 这只是个难题，但是马克·琼斯（Mark Jones）在Haskell撰写了一篇名为Typing Haskell的精美论文，这将是您前端的一个很好的起点。

祝好运！为Haskell识别语言水平以及课堂上的支持证据，对社区将大有裨益，而且绝对是可发布的结果！

有完整的Haskell解析器：http : //hackage.haskell.org/package/haskell-src-exts

解析后，剥离或禁止某些操作很容易。我这样做是为了让tryhaskell.org禁止导入语句，以支持顶级定义等。

只需解析模块：

parseModule :: String -> ParseResult Module

然后，您有一个模块的AST：

Module SrcLoc ModuleName [ModulePragma] (Maybe WarningText) (Maybe [ExportSpec]) [ImportDecl] [Decl]    

Decl类型很广泛：http : //hackage.haskell.org/packages/archive/haskell-src-exts/1.9.0/doc/html/Language-Haskell-Exts-Syntax.html#t%3ADecl

您需要做的就是定义一个白名单-可以使用哪些声明，导入，符号，语法，然后遍历AST并在您不希望它们知道的任何内容上抛出“解析错误”。您可以使用附加到AST中每个节点的SrcLoc值：

data SrcLoc = SrcLoc
     { srcFilename :: String
     , srcLine :: Int
     , srcColumn :: Int
     }

无需重新实现Haskell。如果要提供更友好的编译错误，只需解析代码，对其进行过滤，将其发送给编译器，然后解析编译器输出。如果它是“无法与预期类型匹配，则不能与推断的类型匹配a -> b”，则说明该函数的参数可能太少。

除非您真的想花时间从头开始实施Haskell或与Hugs的内部搞混，或者有些笨拙的实施，否则我认为您应该只过滤传递给GHC的内容。这样，如果您的学生想使用自己的代码库，然后继续进行下一步，并编写一些真正成熟的Haskell代码，则过渡是透明的。

您想从头开始构建您的口译员吗？首先要实现一种更简单的函数式语言，例如lambda演算或lisp变体。对于后者，有一本相当不错的Wikibook，名为《48小时内编写自己的方案》，对解析和解释技术进行了冷静而务实的介绍。

手工解释Haskell会复杂得多，因为您将不得不处理非常复杂的功能，例如类型类，功能非常强大的类型系统（类型推断！）和惰性求值（归约技术）。

因此，您应该定义一个可处理的Haskell子集，然后逐步扩展Scheme示例。

加成：

请注意，在Haskell中，您可以完全使用解释器API（至少在GHC下），包括解析器，编译器，当然还有解释器。

要使用的包是hint（Language.Haskell。*）。不幸的是，我既没有找到关于此的在线教程，也没有亲自尝试过，但是看起来很有希望。

创建一种语言，该语言恰好具有我想要的Haskell功能，并禁止其他所有功能。随着学生的进步，一旦他们掌握了基础知识，我就可以有选择地“打开”各种功能。

我建议一个更简单的解决方案（如减少工作量）。与其创建一个可以关闭功能的Haskell实现，不如将Haskell编译器包装到一个程序中，该程序首先检查代码是否使用了您不允许使用的任何功能，然后使用现成的编译器对其进行编译。

这将与HLint相似（也有点相反）：

HLint（以前是Haskell博士）阅读Haskell程序，并提出了希望使其更易于阅读的更改。HLint还可以轻松禁用不需要的建议，并添加您自己的自定义建议。

• 实施自己的HLint“建议”以不使用您不允许的功能
• 禁用所有标准HLint建议。
• 第一步，使包装程序运行修改后的HLint
• 将HLint建议视为错误。也就是说，如果HLint被“投诉”，则程序不会进入编译阶段

Baskell是教学实现，http： //hackage.haskell.org/package/baskell

您可能首先选择仅​​要实现的类型系统。这与Scheme的解释器一样复杂，http：//hackage.haskell.org/package/thih

EHC系列编译器可能是最好的选择：它正在积极开发并且似乎正是您想要的-一系列小型lambda结石编译器/解释器最终在Haskell '98中问世。

但是，您也可以查看Pierce的Types和Programming Languages中开发的各种语言，或Helium解释器（面向学生的残废Haskell，http：//en.wikipedia.org/wiki/Helium_（Haskell ））。

如果您正在寻找易于实现的Haskell子集，则可以取消类型类和类型检查。如果没有类型类，则不需要类型推断即可评估Haskell代码。

我为Code Golf挑战编写了一个自编译的Haskell子集编译器。它在输入上使用Haskell子集代码，并在输出上生成C代码。抱歉，没有可用的可读性更高的版本；在使它自动编译的过程中，我手工提出了嵌套定义。

对于有兴趣为Haskell的子集实现解释器的学生，我建议从以下功能入手：

• 懒惰的评估。如果口译员在Haskell中，则可能无需为此做任何事情。

• 具有模式匹配的参数和防护的函数定义。只担心变量，缺点，无和_模式。

• 简单表达式语法：

  • 整数文字

  • 字符字面量

  • [] （零）

  • 功能应用程序（左关联）

  • 中缀:（缺点，正确关联）

  • 插入语

  • 变量名

  • 功能名称

更具体地说，编写一个可以运行此程序的解释器：

-- tail :: [a] -> [a]
tail (_:xs) = xs

-- append :: [a] -> [a] -> [a]
append []     ys = ys
append (x:xs) ys = x : append xs ys

-- zipWith :: (a -> b -> c) -> [a] -> [b] -> [c]
zipWith f (a:as) (b:bs) = f a b : zipWith f as bs
zipWith _ _      _      = []

-- showList :: (a -> String) -> [a] -> String
showList _    []     = '[' : ']' : []
showList show (x:xs) = '[' : append (show x) (showItems show xs)

-- showItems :: (a -> String) -> [a] -> String
showItems show []     = ']' : []
showItems show (x:xs) = ',' : append (show x) (showItems show xs)

-- fibs :: [Int]
fibs = 0 : 1 : zipWith add fibs (tail fibs)

-- main :: String
main = showList showInt (take 40 fibs)

类型检查是Haskell的关键功能。但是，从一无所有到类型检查Haskell编译器非常困难。如果您从编写上述解释器开始，那么向其添加类型检查应该就不那么困难了。

您可能会看到具有Haskell解析器的Happy（Haskell中类似yacc的解析器）。

这可能是一个好主意-在Haskell中制作NetLogo的小版本。这是微小的翻译。

看看氦气是否比标准的Haskell更好地作为基础。

Uhc / Ehc是启用/禁用各种Haskell功能的一系列编译器。 http://www.cs.uu.nl/wiki/Ehc/WebHome#What_is_UHC_And_EHC

有人告诉我Idris有一个相当紧凑的解析器，不确定它是否真的适合修改，但是它是用Haskell编写的。

安德烈·鲍尔（Andrej Bauer）的“ 编程语言动物园 ”对纯函数式编程语言进行了小规模实施，这种语言有时被俗称为“ minihaskell”。它大约有700行OCaml，因此非常易于消化。

该网站还包含ML风格，Prolog风格和OO编程语言的玩具版本。

您难道认为，与从头开始编写自己的Haskell解释器相比，采用GHC来源并剔除不需要的内容会更容易吗？一般来说，应该有很多更轻松参与消除功能，而不是创建/加入的功能。

无论如何，GHC都是用Haskell编写的，因此从技术上讲，这与您用Haskell编写的Haskell解释器的问题有关。

使整个内容静态链接，然后仅分发您自定义的GHCi，可能并不难，这样学生就可以不加载其他Haskell源模块。至于阻止它们加载其他Haskell对象文件需要花费多少工作，我不知道。如果您的班级中有很多骗子，您可能也想禁用FFI ：)

LISP解释器之所以如此之多，是因为LISP基本上是JSON的前身：一种用于编码数据的简单格式。这使得前端部分非常易于处理。相比之下，Haskell（尤其是语言扩展）不是最容易解析的语言。这些是听起来很棘手的语法结构：

• 具有可配置优先级，关联性和固定性的运算符，
• 嵌套评论
• 布局规则
• 模式语法
• do-阻止和修改单子代码

在完成“编译器构建”课程后，学生可能会解决所有这些问题，除了操作员以外，但它们的重点将转移到Haskell的实际工作方式上。除此之外，您可能不希望直接实现Haskell的所有语法构造，而要实现传递以摆脱它们。这将我们带到了问题的字面意义上，完全出于本意。

我的建议是为Core而不是完整的Haskell 实现类型检查和解释器。这两项任务本身已经非常复杂。尽管仍然是一种强类型化的功能语言，但这种语言在优化和代码生成方面却不那么复杂。但是，它仍然独立于底层计算机。因此，GHC将其用作中介语言，并将Haskell的大多数语法构造转换为该语言。

此外，您不应回避使用GHC（或其他编译器）的前端。我不认为这是作弊，因为自定义LISP使用主机LISP系统的解析器（至少在引导过程中）。清理代码Core片段并将其与原始代码一起呈现给学生，应该使您能够概述前端的功能以及为什么最好不要重新实现它。

以下是CoreGHC中使用的文档的一些链接：

• 系统框架：平等约束和强制
• GHC /作为图书馆
• 该Core类型