语言设计：解析表达式的求值在 Haskell 中如何工作？

Question

我正在用 Haskell 编写一种简单的语言，但我在计算算术和关系表达式时遇到了问题。起初我写了一个评估函数，然后我意识到我需要单独的函数来评估我的语言的各个方面。所以我有一个算术评价函数，一个关系评价函数，然后是一个通用评价函数。

这个问题是由于实际生成了一些要使用的东西而产生的，我认为这是因为无法将我的其他 eval 函数与我的主要 eval 函数相关联。但是，我不确定我是否正在错误地进行评估。我相信也许像 'foldl1' 这样的函数对于在评估中实施更有用。我最初是从 Write Yourself A Scheme in 48 Hours Wikibook 中了解到这个函数的，它似乎比评估每个可能的表达式更有用。我不确定这将如何在我当前的代码中实现，除非我对每个表达式都有一个函数。例如，如果我有一个像“1 + 1”这样的表达式，我当前的解析器将其解析为“1 加 1”，但是如果我使用 foldl1，我可以有一个函数来获取这个表达式的每个部分并且 "folds" 参数上的运算符。即使我要将我当前的评估函数与 foldl1 的想法合并，我仍然预见到在评估任何有意义的东西时会出现问题，而不仅仅是整数或字符串。

如有任何指导或帮助，我们将不胜感激。

下面我已经包含了数据类型和我的评估函数：

data HenryVal = Atom String
              | String String 
              | Integer Integer
              | Bool Bool
              | Not HenryVal
              | Neg HenryVal
              | List [HenryVal]
              | Seq [HenryVal]
              | Assign String HenryVal
              | If HenryVal HenryVal HenryVal
              | While HenryVal HenryVal
              | Skip
              | ABinary ABinOp HenryVal HenryVal
              | BBinary BBinOp HenryVal HenryVal
              | RBinary RBinOp HenryVal HenryVal

data BBinOp = And | Or deriving (Show)
data RBinOp = Greater | Less deriving (Show)
data ABinOp = Add
            | Subtract
            | Multiply
            | Divide
              deriving (Show)

evalABinOP :: HenryVal -> ABinOp -> HenryVal -> HenryVal
evalABinOP (Integer a) Add (Integer b) = Integer (a + b)
evalABinOP (Integer a) Multiply (Integer b) = Integer (a * b)
evalABinOP (Integer a) Divide (Integer b) = Integer (a `div` b)
evalABinOP (Integer a) Subtract (Integer b) = Integer (a - b)

evalRBinOp :: HenryVal -> RBinOp -> HenryVal -> HenryVal
evalRBinOp (Integer a) Greater (Integer b) = if a > b then (Bool True) else (Bool False)
evalRBinOp (Integer a) Less (Integer b) = if a < b then (Bool True) else (Bool False)

evalStmt :: HenryVal -> [HenryVal]
evalStmt (Assign var val) = [val]

evalCond :: HenryVal -> Bool
evalCond (Bool cond) = if cond == True then True else False


eval :: HenryVal -> HenryVal
eval val@(Atom _) = val
eval val@(String _) = val
eval val@(Integer _) = val
eval val@(Bool _) = val
eval val@(Neg _) = val
eval val@(Not _) = val
eval (List [Atom "quote", val]) = val
eval val@(List _) = val
eval val@(Seq _) = val
eval (If cond a b) = if (evalCond cond) then (eval a) else (eval b) 
eval (Assign var val) = eval val
eval (Seq (Atom func : args)) = apply func $ map eval args
eval (ABinary op x y) = evalABinOP x op y
eval (RBinary op x y) = evalRBinOp x op y

错误信息：

./hask "[4 + 4]"
"No match: "Henry" (line 1, column 4):
unexpected "+"
expecting space, "(", "if", ";Do", "skip", identifier, letter, digit, "\"" or "[""

在 48 小时内为自己编写方案：https://en.wikibooks.org/wiki/Write_Yourself_a_Scheme_in_48_Hours/Evaluation,_Part_1

Answer 1

我不确定使用 foldl1 对您有多大帮助。在 "Write Yourself a Scheme" wikibook 中，foldl1 函数用于将 "binary" 函数（如 + 和 - 应用于可能是长度 > 2。在 Lisp 中，(+ 1 2 3) 与 Haskell 表达式的含义相同：

foldl1 (+) [1,2,3]

所以为了这个特定目的，foldl1是评估 Lisp 算术表达式的好方法。如果你有一个看起来像 ABinary ABinOp [HenryVal] 的 HenryVal 构造函数，并且你希望你的 list 参数具有相同的折叠行为，那么你可能需要使用 foldl1.

那么，我们如何解决您运行遇到的问题。如果我可以冒险猜测，我想你可能正在看这样的表达式：

ABinary Add (ABinary Add (Integer 1) (Integer 2)) (Integer 3)

并意识到你的评估者无法处理它，因为 evalABinOp 没有任何情况下其中一个参数是另一个 ABinary 而不是 Integer，对吧？

嗯，诀窍是使用递归。在 evalABinOp 中，递归地计算参数，确保它们是整数，然后然后进行算术运算。所以，像这样：

evalABinOp :: HenryVal -> ABinOp -> HenryVal -> HenryVal
evalABinOp e1 op e2
  = let Integer v1 = eval e1
        Integer v2 = eval e2
    in Integer $ calc v1 op v2
  where
    calc a Add b = a + b
    calc a Multiply b = a * b
    calc a Divide b = a `div` b
    calc a Subtract b = a - b

然后，将deriving (Show)实例添加到HenryVal后，您可以看到E:

> eval $ ABinary Add (ABinary Add (Integer 1) (Integer 2)) (Integer 3)
Integer 6

作为我刚刚想到的替代方案，您可以保留 evalABinOp 的原始定义，原样：

evalABinOp :: HenryVal -> ABinOp -> HenryVal -> HenryVal
evalABinOp (Integer a) Add (Integer b) = Integer (a + b)
evalABinOp (Integer a) Multiply (Integer b) = Integer (a * b)
evalABinOp (Integer a) Divide (Integer b) = Integer (a `div` b)
evalABinOp (Integer a) Subtract (Integer b) = Integer (a - b)

并改为修改相应的 eval 案例以使其递归：

eval (ABinary op x y) = evalABinOp (eval x) op (eval y)

这会产生同样的效果。

语言设计：解析表达式的求值在 Haskell 中如何工作？

Language design: How does evaluation of parsed expressions work in Haskell?

parsing

haskell

functional-programming

evaluation