code/calculator/calc5.ml

   1 (* calc3,ml, enhanced with Mutable Pairs *)
   2
   3         type term =
   4                   Intconstant of int
   5                 | Multiplication of (term * term)
   6                 | Addition of (term * term)
   7                 | Variable of char
   8                 | Let of (char * term * term)
   9                 | Iszero of term
  10                 | If of (term * term * term)
  11                 | Makepair of (term * term)
  12                 | First of term
  13                 | Lambda of (char * term)
  14                 | Apply of (term * term)
  15                 | Letrec of (char * term * term)
  16         | Setfirst of (term * term)
  17         ;;
  18
  19         type index = int;;
  20
  21     type bound_value = Nonrecursive of expressed_value | Recursive_Closure of char * char * term * assignment
  22         and assignment = (char * bound_value) list
  23     and expressed_value = Int of int | Bool of bool | Pair of index * index | Closure of char * term * assignment;;
  24
  25         type store = expressed_value list;;
  26
  27         let rec eval (t : term) (g : assignment) (s : store) = match t with
  28           Intconstant x -> (Int x, s)
  29         | Multiplication (t1, t2) ->
  30                 (* we don't handle cases where the subterms don't evaluate to Ints *)
  31                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  32                 in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
  33                 (* Multiplication (t1, t2) should evaluate to an Int *)
  34                 in (Int (i1 * i2), s'')
  35         | Addition (t1, t2) ->
  36                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  37                 in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
  38                 in (Int (i1 + i2), s'')
  39         | Variable (var) -> (
  40                 (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
  41                 match List.assoc var g with
  42           | Nonrecursive value -> value
  43           | Recursive_Closure (self_var, arg_var, body, savedg) as rec_closure ->
  44                           (* we update savedg to bind self_var to rec_closure here *)
  45               let savedg' = (self_var, rec_closure) :: savedg
  46               in Closure (arg_var, body, savedg')
  47         ), s
  48         | Let (var_to_bind, t2, t3) ->
  49                 (* evaluate t3 under a new assignment where var_to_bind has been bound to
  50            the result of evaluating t2 under the current assignment *)
  51                 let (value2, s') = eval t2 g s
  52                 (* we have to wrap value2 in Nonrecursive *)
  53                 in let g' = (var_to_bind, Nonrecursive value2) :: g
  54                 in eval t3 g' s'
  55         | Iszero (t1) ->
  56                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to an Int *)
  57                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  58                 (* Iszero t1 should evaluate to a Bool *)
  59                 in (Bool (i1 = 0), s')
  60         | If (t1, t2, t3) ->
  61                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a boolean *)
  62                 let (Bool b1, s') = eval t1 g s
  63         (* note we thread s' through only one of the then/else clauses *)
  64                 in if b1 then eval t2 g s'
  65                 else eval t3 g s'
  66         | Makepair (t1, t2) ->
  67                 let (value1, s') = eval t1 g s
  68                 in let (value2, s'') = eval t2 g s'
  69         (* now we want to retrieve the next free index in s'' *)
  70         in let new_index = List.length s''
  71         (* now we want to insert value1 and value2 there; the following is an easy but inefficient way to do it *)
  72         in let s''' = List.append s'' [value1; value2]
  73                 in (Pair (new_index, new_index + 1), s''')
  74         | First (t1) ->
  75                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a Pair *)
  76                 let (Pair (index1, index2), s') = eval t1 g s
  77         (* note that s' may be different from s, if t1 itself contained any mutation operations *)
  78         in (List.nth s' index1, s')
  79         | Lambda (arg_var, t2) -> (Closure (arg_var, t2, g), s)
  80         | Apply (t1, t2) ->
  81                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
  82                 let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
  83                 in let (value2, s'') = eval t2 g s'
  84                 (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to Nonrecursive value2 *)
  85                 in let savedg' = (arg_var, Nonrecursive value2) :: savedg
  86                 in eval body savedg' s''
  87         | Letrec (var_to_bind, t2, t3) ->
  88                 (* we don't handle cases where t2 doesn't evaluate to a function value *)
  89                 let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t2 g s
  90         (* evaluate t3 under a new assignment where var_to_bind has been recursively bound to that function value *)
  91                 in let g' = (var_to_bind, Recursive_Closure (var_to_bind, arg_var, body, savedg)) :: g
  92                 in eval t3 g' s'
  93     | Setfirst (t1, t2) ->
  94         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a Pair *)
  95         let (Pair (index1, index2), s') = eval t1 g s
  96         (* note that s' may be different from s, if t1 itself contained any mutation operations *)
  97         in let (new_value, s'') = eval t2 g s'
  98         (* now we create a list which is just like s'' except it has new_value in index1 *)
  99         in let rec replace_nth lst m =
 100             match lst with
 101             | [] -> failwith "list too short"
 102             | x::xs when m = 0 -> new_value :: xs
 103             | x::xs -> x :: replace_nth xs (m - 1)
 104         in let s''' = replace_nth s'' index1
 105         in (Int 42, s''')
 106     ;;