code/calculator/calc7.ml

   1 (* calc7.ml: 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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