前回のg1さんの記事に引き続き、
Lispリーダマクロアドベントカレンダー第二回です。
リーダマクロで何ができるのか
今回はリーダマクロで何が出来るのか, という例を示してみたいと思います。
リーダマクロは、簡単に言うと、リーダの振る舞いに手を加えてシンタックスシュガーを
変更してしまうことが可能な機能です。
というわけで今回はLisp(Common Lisp)で中置記法を実現させてみたいと思います。
Lispのシンタックスシュガー
Lispの特徴的なシンタックスシュガーは簡単に言うと、
(function arg0 arg1 arg2 ...)
のように、カッコの先頭が関数、その後ろが引数というものです。前置記法ですね。
したがって加算は
(+ 1 2)
;; => 3
のように書きます。
Lispで中置記法
一方よくあるプログラミング言語では、
int a = 1 + 2; /* a => 3*/
ですね。
ですが、リーダマクロを使えば以下のように記述することができます。
#%(1 + 2)
;; => 3
実装
実装はかなり適当です。
やっていることは単純で、(1 + 2)を(+ 1 2)に読み替えるような
リーダマクロになってます。$を予約後に使ってしまってるのでそこがダメダメです。
あとは関数っぽいものはそれっぽく展開してます. たとえばsin(1)は(sin 1)に。
この実装を利用するとこんなかんじになります。#%()の中で中置記法で書けるようになります。
#%(1 + 2)
;; => 3
#%(1.5 + 2.5)
;; => 4.0
#%(1.0 + sin(0.5))
;; => 1.4794255
#%(a = 1 + 2)
;; a => 3
以下実装
infix.lisp
(defun read-infix-sexp (stream n char)
"this is a function to register as a read macro function for #%."
(declare (ignore n char))
(let ((sexp (read stream)))
(infix->prefix sexp)))
(defun infix->prefix/split$ (arg &optional (buf nil) (result nil))
"this function separetes arg by the symbol $."
;; first, just separates arg by $.
;; (1 $ 2 $ 3) -> ((3) (2) (1))
;; (1 + 2 $ 3) -> ((3) (1 + 2))
;; (1 + 2 $ 3) -> (+ 2 $ 3) (1) ()
;; -> (2 $ 3) (1 +) ()
;; -> ($ 3) (1 + 2) ()
;; -> (3) () ((1 + 2))
;; -> () (3) ((1 + 2))
;; -> ((1 + 2) (3))
(cond ((null arg) (append result (list buf)))
((and (symbolp (car arg))
(eq (symbol->keyword (car arg)) :$))
(infix->prefix/split$ (cdr arg) nil (append result (list buf))))
(t
(infix->prefix/split$ (cdr arg) (append buf (list (car arg)))
result))))
(defun infix->prefix/function-call (a b c)
"example::
a := sin
b := (1)
c := another s-expression..."
;; its deficult to estimate the number of arguments of b.
;; so we utilize another syntax `$' for separate arguments.
(let ((function-sexp
(cons a (mapcar #'infix->prefix (infix->prefix/split$ b)))))
(if c
;; if there is c, we need to resolve c to operator and its args.
(destructuring-bind (operator &rest args) c
(list operator function-sexp (infix->prefix args)))
function-sexp)))
(defun %infix->prefix (sexp)
"internal function of infix->prefix. this function will call infix->prefix
recursively to convert a infix s-expression into a prefix s-expression."
(destructuring-bind (a &optional b &rest c) sexp ;(a b . c)
(cond ((and (not (null b)) (listp b)) ;when b is list
;; here, we check sexp like (sin(x) ...)
(infix->prefix/function-call a b c))
((and a b c)
(list (infix->prefix b)
(infix->prefix a) (infix->prefix c)))
;; TODO: required?
((and b (null c)) ; no c, it means function appling like sin(x)
(list (infix->prefix a) (infix->prefix b)))
((and (null b) (null c)) (infix->prefix a))))) ;only a
(defun infix->prefix (sexp)
"This function converts an infix s-expression to a prefix s-expression.
example::
(1 + 2) => (+ 1 2)"
(cond
((and (symbolp sexp)
(or (eq (symbol->keyword sexp) :<-)
(eq (symbol->keyword sexp) :=)))
'setf) ;setf alias
((listp sexp) (%infix->prefix sexp)) ;we need to convert
(t sexp))) ;may be literal
(defun symbol->keyword (sym)
"convert a symbol to a keyword.
example::
(sybol-keyword 'hoge) => :hoge"
(intern (string sym) :keyword))
(set-dispatch-macro-character #\# #\% 'read-infix-sexp)
最後に
この実装では演算子の結合順序がないので、カッコだらけになります笑。
Lispがカッコだらけだと言われるのは、演算子の結合の強度が無いからですね。