lispy.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

### Env クラス
class Env(dict):
    "環境: ペア{'var':val} の dict で、外部環境(outer)を持つ。"
    def __init__(self, parms = (), args = (), outer = None):
	self.update(zip(parms, args))
	self.outer = outer
    def find(self, var):
	"var が現れる一番内側の Env を見つける"
	return self if var in self else self.outer.find(var)

### グローバル環境
def add_globals(env):
    "環境に Scheme 標準の手続きのいくつか追加する"
    import math, operator as op
    env.update(vars(math))		# sin, sqrt, ...
    env.update(
	{'+':op.add, '-':op.sub, '*':op.mul, '/':op.div, 'not':op.not_,
	 '>':op.gt, '<':op.lt, '>=':op.ge, '<=':op.le, '=':op.eq,
	 'equal?':op.eq, 'eq?':op.is_, 'length':len, 'cons':lambda x, y: [x] + y,
	 'car':lambda x: x[0], 'cdr':lambda x:x[1:], 'append':op.add,
	 'list':lambda *x:list(x), 'list?':lambda x:isa(x, list),
	 'null?':lambda x:x==[], 'symbol?':lambda x: isa(x, Symbol)})
    return env

global_env = add_globals(Env())

### 実行: eval

def interpret(x, env = global_env):
    "環境の中で式を評価する。"
    if isa(x, Symbol):			# 変数参照
	return env.find(x)[x]
    elif not isa(x, list):		# 定数リテラル
	return x
    elif x[0] == 'quote':		# (quote exp)
	(_, exp) = x
	return exp
    elif x[0] == 'if':			# (if test conseq alt)
	(_, test, conseq, alt) = x
	return interpret((conseq if interpret(test, env) else alt), env)
    elif x[0] == 'define':		# (define var exp)
	(_, var, exp) = x
	env[var] = interpret(exp, env)
    elif x[0] == 'lambda':		# (lambda (var*) exp)
	(_, vars, exp) = x
	return lambda *args: interpret(exp, Env(vars, args, env))
    elif x[0] == 'begin':		# (begin exp*)
	for exp in x[1:]:
	    val = interpret(exp, env)
	return val
    else:				# (proc exp*)
	exps = [interpret(exp, env) for exp in x]
	proc = exps.pop(0)
	return proc(*exps)

isa = isinstance

Symbol = str

### 構文解析: read と parse

def read(s):
    "文字列から Scheme 式を読み込む。"
    return read_from(tokenize(s))

parse = read

def tokenize(s):
    "文字列をトークンのリストに変換する。"
    return s.replace('(', ' ( ').replace(')', ' ) ').split()

def read_from(tokens):
    "トークンの列から式を読み込む。"
    if len(tokens) == 0:
	raise SyntaxError('unexpected EOF while reading')
    token = tokens.pop(0)
    if '(' == token:
	L = []
	while tokens[0] != ')':
	    L.append(read_from(tokens))
	tokens.pop(0)			# pop off ')'
	return L
    elif ')' == token:
	raise SyntaxError('unexpected )')
    else:
	return atom(token)

def atom(token):
    "数は数にし、それ以外のトークンはシンボルにする。"
    try: return int (token)
    except ValueError:
	try: return float(token)
	except ValueError:
	    return Symbol(token)

def to_string(exp):
    "Python オブジェクトを Lisp の読める文字列に戻す。"
    return '('+' '.join(map(to_string, exp))+')' if isa(exp, list) else str(exp)

def repl(prompt='lis.py> '):
    "read-eval-print-loop のプロンプト"
    while True:
	val = interpret(parse(raw_input(prompt)))
	if val is not None: print to_string(val)

repl()