De Meta-circulaire Pico evaluator

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "De Meta-circulaire Pico evaluator"

Stijn Brabander
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 De Meta-circulaire Pico evaluator 2de kandidatuur Informatica, VP (Toegepaste) Informatica Wolfgang De Meuter Laboratorium voor Programmeerkunde Departement Informatica Vrije Universiteit Brussel Pleinlaan Brussel wdmeuter@vub.ac.be In dit deel van de oefeningen zullen we de struktuur van de meta-circulaire evaluator doorgronden. Het is hierbij belangrijk de algemene architectuur (t.t.z. het skelet) van de evaluator te begrijpen én te kennen. Jullie moeten de technische details van de code niet kunnen reproduceren, maar wel kunnen uitleggen indien jullie ermee geconfronteerd worden. Vandaar dat er ook een aantal detailoefeningen werden opgenomen. In wat volgt zijn er 2 Pico s in het spel: de echte Pico evaluator die geschreven werd in C, en de valse Pico evaluator die in Pico werd geschreven. De eerste Pico zullen we Pico-1 noemen; de tweede zullen we Pico-2 noemen. De Pico-2 taal is dus een programmeertaal wiens evaluator werd geïmplementeerd in de taal Pico-1. Deel 1: De scanner, parser, abstracte grammatica en printer De case-functie Zoals jullie weten is Pico als programmeertaal volledig op te hangen aan een skelet van 3 bij 3 types van uitdrukkingen. Het is dan ook geen wonder dat de evaluator en printer gestructureerd zijn volgens deze 3 bij 3 tabel. Deze 3 bij 3 tabel wordt in code gegoten door een case met 3 takken dewelke allen op hun beurt aanleiding geven tot een eigen case met 3 takken. Dit stramien komt in zowat alle onderdelen van de metacirculaire evaluator naarboven. Aangezien Pico echter geen case constructie kent, hebben we deze in Pico zelf moeten schrijven. We zullen er eerst voor zorgen dat deze case-functie volledig doorgrond is. Laad daarom de MC evaluator in en stop hem meteen zodat we weer in Pico-1 terecht komen. Beschouw nu de volgende uitdrukking: 1

2 c: case( 1 => (f(x):x+2), 2 => (g(x):x+4), 9 => (h(x):x+18), else => (j(x):x)) Wat voor soort ding is 1 => (f(x):x+2)? Wat voor soort ding is c? Een primitieve waarde? Een tabel? Een functie? Bekijk de implementatie van de case alvorens het na te gaan in Pico-1. Roep h op door ze eerst uit de case te selecteren. Hoe lang duurt het (complexiteitsorde!!) om h te selecteren. Wat is de grootte van de c selector? Waarop moet dus gelet worden bij het gebruik van deze case? De scanner Beschouw volgende Pico expressies. Bied iedere expressie als string aan aan de scanner (m.b.v. init_scan ) en vraag dan telkens met scan() het volgende token. Noteer de resulterende tokenreeksen zowel in numerisch als in mnemonisch formaat. Lees indien nodig de scan_data variabele uit om extra informatie van de scanner te verkrijgen. Wanneer juist (t.t.z. bij welke tokens) is dit nodig? a) aa:3 b) bb(x):6 c) f@x:x[3] d) g@g e) [1,2,3] f) {f[1]:22; f[1]:=22 } g) f(g(x)):g(1) De Parser We beschouwen opnieuw bovenstaande strings als Pico expressies. Laten we ze nu één voor één aan de parser (t.t.z. de reader) aanbieden. Dit gebeurt door eenvoudigweg de read procedure op te roepen met bovenstaande strings als argument. Teken telkens de overeenstemmende afleidingsboom. Geef hierbij de tags aan, zowel in mnemonische als numerieke vorm. De Printer De print procedure wordt in de MC-evaluator steeds na eval opgeroepen. Uit eval komen normaal gezien Pico waarden (dus primitieve waarden, functies en tabellen). Waarom zijn er dan print-procedures om woordenboeken, toekenningsexpressies e.d. 2

3 af te drukken? Probeer als antwoord een Pico-2 uitdrukking te vinden zodat toch de print_application procedure opgeroepen wordt. Deel 2: De evaluator en de natives Natives geschreven in Pico-2 Er zijn eigenlijk 2 soorten native functies in Pico-2: sommige natives (zoals begin, if, and, ) zijn geschreven in Pico-2 zelf, terwijl anderen (zoals +, *, sin, ) geimplementeerd werden door ze terug te brengen tot de corresponderende natives in Pico-1. Welke van beide soorten kan je als Pico-2 programmeur van een nieuwe implementatie voorzien? Laten we vooreerst beginnen met de xor van de vorige oefeningenreeks toe te voegen tot de lijst van natives van de eerste soort. Natives geschreven in Pico-1 Vervolgens maken we een nieuwe native van de tweede soort: de charat functie neemt een tekst als eerste parameter en een number als tweede parameter. Na de nodige typechecking en boundary-checking wordt het character uit de tekst op de desbetreffende positie uitgelezen. De evaluator: basiskennis Bepaal voor elk van de volgende expressies 1) welke evaluatie-functies worden opgeroepen vanuit eval, en 2) wat het verschil is tussen de omgeving vóór en ná het evalueren van die expressies. a) a:2 b) a:= hello c) t[3]: doei d) t[2] e) t[1]:= ioed De evaluator: de eval-apply wisselwerking Vermits Pico een procedurele taal is, bestaat het evaluatieprocess in hoofdzaak uit het herhaaldelijk oproepen van functies. Dit houdt een subtiele wisselwerking in van eval en apply (in Pico heet deze laatste call_function). Laten we dus, om deze wisselwerking te begrijpen, een eenvoudige faculteitsfunctie definiëren en deze oproepen. Maak een volledige trace van alle evaluatiefuncties die worden opgeroepen door fac(2) te evalueren. 3

4 De evaluator: eval-apply & woordenboeken Zoals je weet worden vele talen zoals C geïmplementeerd m.b.v. een stack. Bij het oproepen van een functie worden de argumenten op de stack gegooid. Vervolgens wordt de body van de functie geëvalueerd en ten laatste wordt de stack opnieuw afgebouwd tot op het niveau van vóór de oproep. Dit is natuurlijk veel zuiniger dan het woordenboekensysteem van Pico en Scheme, waarbij de woordenboeken door de garbage collector hergebruikt dienen te worden. Spijtig genoeg is het niet mogelijk Pico en Scheme te implementeren met zo n stack systeem. Vind een Pico expressie die aantoont dat je Pico niet op deze manier kan implementeren. De evaluator: speciale bindmechanismen a) Vind een functie en een oproep die aanleiding geeft tot het oproepen van call_table. b) Vind een functie en een oproep die aanleiding geeft tot het oproepen van bind_application. Metaprogrammeren Hoe komt het dat je functies wél als tabel kan behandelen en numbers en texts niet? Vind de juiste if-test in de code die dit verschil bepaalt. Deel 3: Vaardigheidsoefeningen in MC-eval. Meerdimensionale tabellen De huidige versie van Pico-2 laat slechts definitie toe van ééndimensionale tabellen. Twee- en meerdimensionale tabellen moeten aangemaakt worden met de hand. Dit is op zich niet zo n probleem. Het uitlezen van zulke meerdimensionale tabellen is echter werkelijk problematisch: bij voorbeeld, indien t een tabel van tabellen van tabellen is, dan moet zijn men onhandige truukjes als { t1:t[1]; t12:t1[2]; t12[5] } uithalen, daar waar een uitdrukking als t[1,2,5] veel eenvoudiger zou zijn. Het doel van de oefening is de definitie, de toekenning en het uitlezen van tabellen zodanig aan te passen dat meerdimensionale tabellen volledig ondersteund worden. a) Men kan al vrij eenvoudig meerdimensionale tabellen aanmaken met uitdrukkingen als [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]. Laat ons daarom toespitsen op het uitlezen. Veronderstel dat t een meerdimensionale tabel is zoals in bovenstaand voorbeeld, dan moet een expressie als t[2,3] mogelijk zijn. Tijdens de evaluatie moet natuurlijk de nodige checking gebeuren om te zien of het uitgelezen ding wel een tabel is van de juiste afmetingen. Implementeer dus vooreerst dit uitlezen. 4

5 b) Op dezelfde wijze kunnen we de toekenning implementeren. Uitdrukkingen als t[1,2,3]:=4 moeten dus aanleiding geven tot het bepalen van de juiste positie en het daadwerkelijk toekennen, dit natuurlijk opnieuw met het afdwingen van de nodige dimensiebeperkingen. c) Ten derde passen we de definitie van tabellen aan. Let hierbij op dat hetvolgende mogelijk moet zijn: j:0 t[i:5,j:=j+1]:i+j :[[6],[7,7],[8,8,8],[9,9,9,9],[10,10,10,10,10]] Zulke constructies laten ons dus toe volledige bovendriehoeksmatrices met slechts één lijntje code te definiëren. Anonieme Functies Een beperking die Scheme-kenners meteen ondervinden in Pico is de onmogelijkheid van anonieme functies te definiëren (lambda s). Laten we daarom een nieuwe syntax toevoegen die toelaat lambda s te gebruiken: (x,y,z) :-> x+y+z Intern willen we natuurlijk geen onderscheid tussen 2 soorten functies. Vind dus een nette manier om dit soort naamloze functies gewoon voor te stellen door gewone functies. 5

Vergelijkbare documenten

Let op dat de scoping regels gerespecteerd blijven; het volgende voorbeeld mag geen fout melden.

Let op dat de scoping regels gerespecteerd blijven; het volgende voorbeeld mag geen fout melden. Vrije Universiteit Brussel Faculteit Wetenschappen Vakgroep Computerwetenschappen Academiejaar 2009 2010: tweede examenzittijd Interpretatie van Computerprogrammaʼs I schriftelijke test Voorafgaandelijk: