code/calculator/calc7.ml

   1 (* calc6.ml, enhanced with Aliases and Passing by Reference *)
   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     | Alias of (char * char * term)
  18     | Applyalias of (term * char)
  19     ;;
  20
  21         type index = int;;
  22
  23     type bound_value = index;;
  24     type assignment = (char * bound_value) list;;
  25         type expressed_value = Int of int | Bool of bool | Pair of expressed_value * expressed_value | Closure of char * term * assignment;;
  26
  27         type store = expressed_value list;;
  28
  29         let rec eval (t : term) (g : assignment) (s : store) = match t with
  30           Intconstant x -> (Int x, s)
  31         | Multiplication (t1, t2) ->
  32                 (* we don't handle cases where the subterms don't evaluate to Ints *)
  33                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  34                 in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
  35                 (* Multiplication (t1, t2) should evaluate to an Int *)
  36                 in (Int (i1 * i2), s'')
  37         | Addition (t1, t2) ->
  38                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  39                 in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
  40                 in (Int (i1 + i2), s'')
  41         | Variable (var) ->
  42                 (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
  43         let index = List.assoc var g
  44         (* get value stored at location index in s *)
  45         in let value = List.nth s index
  46         in (value, s)
  47         | Let (var_to_bind, t2, t3) ->
  48                 let (value2, s') = eval t2 g s
  49                 (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
  50         (* get next free index in s' *)
  51                 in let new_index = List.length s'
  52                 (* now we want to insert value2 there; the following is an easy but inefficient way to do it *)
  53                 in let s'' = List.append s' [value2]
  54         (* bind var_to_bind to location new_index in the store *)
  55         in let g' = ((var_to_bind, new_index) :: g)
  56         in eval t3 g' s''
  57         | Iszero (t1) ->
  58                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to an Int *)
  59                 let (Int i1, s') = eval t1 g s
  60                 (* Iszero t1 should evaluate to a Bool *)
  61                 in (Bool (i1 = 0), s')
  62         | If (t1, t2, t3) ->
  63                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a boolean *)
  64                 let (Bool b1, s') = eval t1 g s
  65         (* note we thread s' through only one of the then/else clauses *)
  66                 in if b1 then eval t2 g s'
  67                 else eval t3 g s'
  68         | Makepair (t1, t2) ->
  69                 let (value1, s') = eval t1 g s
  70                 in let (value2, s'') = eval t2 g s'
  71                 in (Pair (value1, value2), s'')
  72         | First (t1) ->
  73                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a Pair *)
  74                 let (Pair (value1, value2), s') = eval t1 g s
  75                 in (value1, s')
  76         | Lambda (arg_var, t2) -> (Closure (arg_var, t2, g), s)
  77         | Apply (t1, t2) ->
  78                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
  79                 let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
  80                 in let (value2, s'') = eval t2 g s'
  81                 (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to a new location containing value2 *)
  82         in let new_index = List.length s''
  83         in let s''' = List.append s'' [value2]
  84                 in let savedg' = (arg_var, new_index) :: savedg
  85                 in eval body savedg' s'''
  86         | Letrec (var_to_bind, t2, t3) ->
  87                 (* we don't handle cases where t2 doesn't evaluate to a function value *)
  88                 let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t2 g s
  89         in let new_index = List.length s'
  90         in let savedg' = (var_to_bind, new_index) :: savedg
  91         in let new_closure = Closure (arg_var, body, savedg')
  92         in let s'' = List.append s' [new_closure]
  93         in let g' = (var_to_bind, new_index) :: g
  94         in eval t3 g' s''
  95         | Change (var, t2, t3) ->
  96                 (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
  97         let index = List.assoc var g
  98         in let (value2, s') = eval t2 g s
  99                 (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
 100                 (* now we create a list which is just like s' except it has value2 at index *)
 101                 in let rec replace_nth lst m =
 102                         match lst with
 103                         | [] -> failwith "list too short"
 104                         | x::xs when m = 0 -> value2 :: xs
 105                         | x::xs -> x :: replace_nth xs (m - 1)
 106         in let s'' = replace_nth s' index
 107         (* evaluate t3 using original assignment function and new store *)
 108         in eval t3 g s''
 109         | Alias (var_to_bind, orig_var, t3) ->
 110                 (* we don't handle cases where g doesn't bind orig_var to any value *)
 111         let index = List.assoc orig_var g
 112         (* bind var_to_bind to the same index in the store *)
 113         in let g' = ((var_to_bind, index) :: g)
 114         in eval t3 g' s
 115         | Applyalias (t1, var) ->
 116                 (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
 117                 let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
 118                 (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
 119         in let index = List.assoc var g
 120                 (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to existing index *)
 121                 in let savedg' = (arg_var, index) :: savedg
 122                 in eval body savedg' s'
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