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ソース

REPL

REPLとはRead-Eval-Print-Loopの略です。
その名の通り、読んで、評価して、表示、を繰り返すプログラムです。

まず、「読む」部分を作っていきます。

Read

flushStr :: String -> IO ()
flushStr str = putStr str >> hFlush stdout

readPrompt :: String -> IO String
readPrompt prompt = flushStr prompt >> getLine

flushStrは文字列をputStrで表示した後、
バッファに残っている文字列を標準出力に書き出します。

readPromptはpromptをflushStrで表示させた後、
getLineで標準入力から一行読み込みます。

promptには"Lisp>>> "のような入力を促すための
文字列が渡されます。

Eval

次に評価部分を作ります。

evalString :: String -> IO String
evalString expr = return $ extractValue $ trapError (liftM show $ readExpr expr >>= eval)

evalString関数は複雑なので少しずつみていきます。

readExpr expr >>= eval

まず引数で渡された文字列をreadExprで
ThrowsError LispValに変換します。
続いてevalで評価して、結果のThrowsError LispValを得ます。

liftM show $ readExpr expr >>= eval

evalの結果に対しliftM showを適用し、
ThrowsError Stringを得ます。
liftMはThrowsErrorの中身に対して、与えられた
関数を適用します。

trapError (liftM show $ readExpr expr >>= eval)

trapErrorはエラーを文字列に変換するために適用します。
この結果必ずRight値を持ったThrowsErrror Stringになります。

extractValue $ trapError (liftM show $ readExpr expr >>= eval)

extractValueはThrowsErrorのRight値を取り出す関数です。
trapErrorの結果のThrowsError Stringから
Stringを取り出します。

evalString :: String -> IO String
return $ extractValue $ trapError (liftM show $ readExpr expr >>= eval)

最後に結果の文字列をreturnでIOに包んで返却します。

Print

次にこの結果を表示する関数を定義します。

evalAndPrint :: String -> IO ()
evalAndPrint expr = evalString expr >>= putStrLn

Loop

最後に、これまで作った処理をループさせてREPLを完成させます。

until_ :: Monad m => (a -> Bool) -> m a -> (a -> m ()) -> m ()
until_ pred prompt action = do 
    result <- prompt
    if pred result 
       then return ()
       else action result >> until_ pred prompt action

until_関数はまず、promptで渡されたアクションを実行して、
結果をactionに格納します。

promptには先ほど定義したreadPrompt関数が渡されます。

readPrompt "Lisp>>> "

actionにはreadPromptの実行結果が格納されるので、
標準入力から一行読み込んだ文字列が格納されることになります。

続いて、結果をpredに渡して真偽値を判定します。
predには

== "quit"

が渡されます。

読み込んだ文字列が"quit"だった際はreturn ()で
REPLを抜けます。
それ以外の場合は結果をactionに渡して、その後
until_を再帰的に呼び出します。

actionには

evalAndPrint

が渡されます。
evalAndPrintに標準入力から取得した文字列が渡され、
その文字列が評価されて、最後に結果が表示されます。

until_を呼び出す関数も定義します。

runRepl :: IO ()
runRepl = until_ (== "quit") (readPrompt "Lisp>>> ") evalAndPrint

最後にrunRepl関数をmainから呼び出すようにして完成です。

main :: IO ()
main = do args <- getArgs
          case length args of
              0 -> runRepl
              1 -> evalAndPrint $ args !! 0
              otherwise -> putStrLn "Program takes only 0 or 1 argument"

プログラムに引数が渡された場合は、その文字列を評価、表示し、
渡されなかった場合は、REPLを実行します。
引数が２つ以上渡されていた場合はエラーにして終了させます。

48時間でSchemeを書こう/REPLの作成