code/calculator/calc6.ml

   1 (* calc3.ml, enhanced with Mutable Variables *)
   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     | Change of (char * term * term)
  17     ;;
  18
  19     type index = int;;
  20
  21     type bound_value = index;;
  22     type assignment = (char * bound_value) list;;
  23     type expressed_value = Int of int | Bool of bool | Pair of expressed_value * expressed_value | 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         let index = List.assoc var g
  42         (* get value stored at location index in s *)
  43         in let value = List.nth s index
  44         in (value, s)
  45     | Let (var_to_bind, t2, t3) ->
  46         let (value2, s') = eval t2 g s
  47         (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
  48         (* get next free index in s' *)
  49         in let new_index = List.length s'
  50         (* now we want to insert value2 there; the following is an easy but inefficient way to do it *)
  51         in let s'' = List.append s' [value2]
  52         (* bind var_to_bind to location new_index in the store *)
  53         in let g' = ((var_to_bind, new_index) :: 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         in (Pair (value1, value2), s'')
  70     | First (t1) ->
  71         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a Pair *)
  72         let (Pair (value1, value2), s') = eval t1 g s
  73         in (value1, s')
  74     | Lambda (arg_var, t2) -> (Closure (arg_var, t2, g), s)
  75     | Apply (t1, t2) ->
  76         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
  77         let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
  78         in let (value2, s'') = eval t2 g s'
  79         (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to a new location containing value2 *)
  80         in let new_index = List.length s''
  81         in let s''' = List.append s'' [value2]
  82         in let savedg' = (arg_var, new_index) :: savedg
  83         in eval body savedg' s'''
  84     | Letrec (var_to_bind, t2, t3) ->
  85         (* we don't handle cases where t2 doesn't evaluate to a function value *)
  86         let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t2 g s
  87         in let new_index = List.length s'
  88         in let savedg' = (var_to_bind, new_index) :: savedg
  89         in let new_closure = Closure (arg_var, body, savedg')
  90         in let s'' = List.append s' [new_closure]
  91         in let g' = (var_to_bind, new_index) :: g
  92         in eval t3 g' s''
  93     | Change (var, t2, t3) ->
  94         (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
  95         let index = List.assoc var g
  96         in let (value2, s') = eval t2 g s
  97         (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
  98         (* now we create a list which is just like s' except it has value2 at index *)
  99         in let rec replace_nth lst m =
 100             match lst with
 101             | [] -> failwith "list too short"
 102             | x::xs when m = 0 -> value2 :: xs
 103             | x::xs -> x :: replace_nth xs (m - 1)
 104         in let s'' = replace_nth s' index
 105         (* evaluate t3 using original assignment function and new store *)
 106         in eval t3 g s''
 107     ;;
 108