lispstrack.lisp

   1 (defun !reduce (func list initial)
   2   (if (null list)
   3       initial
   4       (!reduce func
   5                (cdr list)
   6                (funcall func initial (car list)))))
   7
   8 ;;; Utils
   9
  10 #+common-lisp
  11 (progn
  12   (defmacro while (condition &body body)
  13     `(do ()
  14          ((not ,condition))
  15        ,@body))
  16
  17   (defun concat-two (s1 s2)
  18     (concatenate 'string s1 s2)))
  19
  20 (defvar *newline* (string (code-char 10)))
  21
  22 (defun concat (&rest strs)
  23   (!reduce (lambda (s1 s2) (concat-two s1 s2))
  24            strs
  25            ""))
  26
  27 ;;; Concatenate a list of strings, with a separator
  28 (defun join (list separator)
  29   (cond
  30     ((null list)
  31      "")
  32     ((null (cdr list))
  33      (car list))
  34     (t
  35      (concat (car list)
  36              separator
  37              (join (cdr list) separator)))))
  38
  39 (defun join-trailing (list separator)
  40   (if (null list)
  41       ""
  42       (concat (car list) separator (join-trailing (cdr list) separator))))
  43
  44 (defun integer-to-string (x)
  45   (if (zerop x)
  46       "0"
  47       (let ((digits nil))
  48         (while (not (= x 0))
  49           (push (mod x 10) digits)
  50           (setq x (truncate x 10)))
  51         (join (mapcar (lambda (d) (string (char "0123456789" d)))
  52                       digits)
  53               ""))))
  54
  55 ;;;; Reader
  56
  57 ;;; It is a basic Lisp reader. It does not use advanced stuff
  58 ;;; intentionally, because we want to use it to bootstrap a simple
  59 ;;; Lisp. The main entry point is the function `ls-read', which
  60 ;;; accepts a strings as argument and return the Lisp expression.
  61 (defun make-string-stream (string)
  62   (cons string 0))
  63
  64 (defun %peek-char (stream)
  65   (if (streamp stream)
  66       (peek-char nil stream nil)
  67       (and (< (cdr stream) (length (car stream)))
  68            (char (car stream) (cdr stream)))))
  69
  70 (defun %read-char (stream)
  71   (if (streamp stream)
  72       (read-char stream nil)
  73       (and (< (cdr stream) (length (car stream)))
  74            (prog1 (char (car stream) (cdr stream))
  75              (incf (cdr stream))))))
  76
  77 (defun whitespacep (ch)
  78   (or (char= ch #\space) (char= ch #\newline) (char= ch #\tab)))
  79
  80 (defun skip-whitespaces (stream)
  81   (let (ch)
  82     (setq ch (%peek-char stream))
  83     (while (and ch (whitespacep ch))
  84       (%read-char stream)
  85       (setq ch (%peek-char stream)))))
  86
  87 (defun terminalp (ch)
  88   (or (null ch) (whitespacep ch) (char= #\) ch) (char= #\( ch)))
  89
  90 (defun read-until (stream func)
  91   (let ((string "")
  92         (ch))
  93     (setq ch (%peek-char stream))
  94     (while (not (funcall func ch))
  95       (setq string (concat string (string ch)))
  96       (%read-char stream)
  97       (setq ch (%peek-char stream)))
  98     string))
  99
 100 (defun skip-whitespaces-and-comments (stream)
 101   (let (ch)
 102     (skip-whitespaces stream)
 103     (setq ch (%peek-char stream))
 104     (while (and ch (eql ch #\;))
 105       (read-until stream (lambda (x) (eql x #\newline)))
 106       (skip-whitespaces stream)
 107       (setq ch (%peek-char stream)))))
 108
 109 (defun %read-list (stream)
 110   (skip-whitespaces-and-comments stream)
 111   (let ((ch (%peek-char stream)))
 112     (cond
 113       ((char= ch #\))
 114        (%read-char stream)
 115        nil)
 116       ((char= ch #\.)
 117        (%read-char stream)
 118        (skip-whitespaces-and-comments stream)
 119        (prog1 (ls-read stream)
 120          (unless (char= (%read-char stream) #\))
 121            (error "')' was expected."))))
 122       (t
 123        (cons (ls-read stream) (%read-list stream))))))
 124
 125 (defvar *eof* (make-symbol "EOF"))
 126 (defun ls-read (stream)
 127   (skip-whitespaces-and-comments stream)
 128   (let ((ch (%peek-char stream)))
 129     (cond
 130       ((null ch)
 131        *eof*)
 132       ((char= ch #\()
 133        (%read-char stream)
 134        (%read-list stream))
 135       ((char= ch #\')
 136        (%read-char stream)
 137        (list 'quote (ls-read stream)))
 138       ((char= ch #\`)
 139        (%read-char stream)
 140        (list 'backquote (ls-read stream)))
 141       ((char= ch #\")
 142        (%read-char stream)
 143        (prog1 (read-until stream (lambda (ch) (char= ch #\")))
 144          (%read-char stream)))
 145       ((char= ch #\,)
 146        (%read-char stream)
 147        (if (eql (%peek-char stream) #\@)
 148            (progn (%read-char stream) (list 'unquote-splicing (ls-read stream)))
 149            (list 'unquote (ls-read stream))))
 150       ((char= ch #\#)
 151        (%read-char stream)
 152        (ecase (%read-char stream)
 153          (#\'
 154           (list 'function (ls-read stream)))
 155          (#\+
 156           (let ((feature (read-until stream #'terminalp)))
 157             (cond
 158               ((string= feature "common-lisp")
 159                (ls-read stream);ignore
 160                (ls-read stream))
 161               ((string= feature "lispstrack")
 162                (ls-read stream))
 163               (t
 164                (error "Unknown reader form.")))))))
 165       (t
 166        (let ((string (read-until stream #'terminalp)))
 167          (if (every #'digit-char-p string)
 168              (parse-integer string)
 169              (intern (string-upcase string))))))))
 170
 171 (defun ls-read-from-string (string)
 172   (ls-read (make-string-stream string)))
 173
 174
 175 ;;;; Compiler
 176
 177 (let ((counter 0))
 178   (defun make-var-binding (symbol)
 179     (cons symbol (concat "v" (integer-to-string (incf counter))))))
 180
 181 (let ((counter 0))
 182   (defun make-func-binding (symbol)
 183     (cons symbol (concat "f" (integer-to-string (incf counter))))))
 184
 185 (defvar *compilations* nil)
 186
 187 (defun ls-compile-block (sexps env fenv)
 188   (join-trailing (mapcar (lambda (x)
 189                            (ls-compile x env fenv))
 190                          sexps)
 191                  ";
 192 "))
 193
 194 (defun extend-env (args env)
 195   (append (mapcar #'make-var-binding args) env))
 196
 197 (defparameter *env* '())
 198 (defparameter *fenv* '())
 199
 200 (defun ls-lookup (symbol env)
 201   (let ((binding (assoc symbol env)))
 202     (and binding (cdr binding))))
 203
 204 (defun lookup-variable (symbol env)
 205   (or (ls-lookup symbol env)
 206       (ls-lookup symbol *env*)
 207       (error "Undefined variable `~a'"  symbol)))
 208
 209 (defun lookup-function (symbol env)
 210   (or (ls-lookup symbol env)
 211       (ls-lookup symbol *fenv*)
 212       (error "Undefined function `~a'"  symbol)))
 213
 214 (defmacro define-compilation (name args &body body)
 215   ;; Creates a new primitive `name' with parameters args and
 216   ;; @body. The body can access to the local environment through the
 217   ;; variable ENV.
 218   `(push (list ',name (lambda (env fenv ,@args) ,@body))
 219          *compilations*))
 220
 221 (defvar *toplevel-compilations*)
 222
 223 (define-compilation if (condition true false)
 224   (concat "("
 225           (ls-compile condition env fenv)
 226           " ? "
 227           (ls-compile true env fenv)
 228           " : "
 229           (ls-compile false env fenv)
 230           ")"))
 231
 232 ;;; Return the required args of a lambda list
 233 (defun lambda-list-required-argument (lambda-list)
 234   (if (or (null lambda-list) (eq (car lambda-list) '&rest))
 235       nil
 236       (cons (car lambda-list) (lambda-list-required-argument (cdr lambda-list)))))
 237
 238 (defun lambda-list-rest-argument (lambda-list)
 239   (second (member '&rest lambda-list)))
 240
 241 (define-compilation lambda (lambda-list &rest body)
 242   (let ((required-arguments (lambda-list-required-argument lambda-list))
 243         (rest-argument (lambda-list-rest-argument lambda-list)))
 244     (let ((new-env (extend-env (cons rest-argument required-arguments) env)))
 245       (concat "(function ("
 246               (join (mapcar (lambda (x) (lookup-variable x new-env))
 247                             required-arguments)
 248                     ",")
 249               "){"
 250               *newline*
 251               (if rest-argument
 252                   (concat "var " (lookup-variable rest-argument new-env) ";" *newline*
 253                           "for (var i = arguments.length-1; i>="
 254                           (integer-to-string (length required-arguments))
 255                           "; i--)" *newline*
 256                           (lookup-variable rest-argument new-env) " = "
 257                           "{car: arguments[i], cdr: " (lookup-variable rest-argument new-env) "};"
 258                           *newline*)
 259                   "")
 260               (concat (ls-compile-block (butlast body) new-env fenv)
 261                       "return " (ls-compile (car (last body)) new-env fenv) ";")
 262               *newline*
 263               "})"))))
 264
 265 (define-compilation fsetq (var val)
 266   (concat (lookup-function var fenv)
 267           " = "
 268           (ls-compile val env fenv)))
 269
 270 (define-compilation setq (var val)
 271   (concat (lookup-variable var env)
 272           " = "
 273            (ls-compile val env fenv)))
 274
 275
 276 ;;; Literals
 277
 278 (defun literal->js (sexp)
 279   (cond
 280     ((null sexp) "undefined")
 281     ((integerp sexp) (integer-to-string sexp))
 282     ((stringp sexp) (concat "\"" sexp "\""))
 283     ((symbolp sexp) (concat "{name: \"" (symbol-name sexp) "\"}"))
 284     ((consp sexp) (concat "{car: "
 285                           (literal->js (car sexp))
 286                           ", cdr: "
 287                           (literal->js (cdr sexp)) "}"))))
 288
 289 (let ((counter 0))
 290   (defun literal (form)
 291     (let ((var (concat "l" (integer-to-string (incf counter)))))
 292       (push (concat "var " var " = " (literal->js form)) *toplevel-compilations*)
 293       var)))
 294
 295 (define-compilation quote (sexp)
 296   (literal sexp))
 297
 298 (define-compilation debug (form)
 299   (concat "console.log(" (ls-compile form env fenv) ")"))
 300
 301 (define-compilation while (pred &rest body)
 302   (concat "(function(){ while("
 303           (ls-compile pred env fenv)
 304           "){"
 305           (ls-compile-block body env fenv)
 306           "}})()"))
 307
 308 (define-compilation function (x)
 309   (cond
 310     ((and (listp x) (eq (car x) 'lambda))
 311      (ls-compile x env fenv))
 312     ((symbolp x)
 313      (lookup-function x fenv))))
 314
 315 #+common-lisp
 316 (defmacro eval-when-compile (&body body)
 317   `(eval-when (:compile-toplevel :execute)
 318      ,@body))
 319
 320 (defvar *eval-when-compilations*)
 321 (define-compilation eval-when-compile (&rest body)
 322   (eval (cons 'progn body))
 323   nil)
 324
 325 (defmacro define-transformation (name args form)
 326   `(define-compilation ,name ,args
 327      (ls-compile ,form env fenv)))
 328
 329 (define-transformation progn (&rest body)
 330   `((lambda () ,@body)))
 331
 332 (define-transformation let (bindings &rest body)
 333   `((lambda ,(mapcar 'car bindings) ,@body)
 334     ,@(mapcar 'cadr bindings)))
 335
 336 ;;; A little backquote implementation without optimizations of any
 337 ;;; kind for lispstrack.
 338 (defun backquote-expand-1 (form)
 339   (cond
 340     ((symbolp form)
 341      (list 'quote form))
 342     ((atom form)
 343      form)
 344     ((eq (car form) 'unquote)
 345      (car form))
 346     ((eq (car form) 'backquote)
 347      (backquote-expand-1 (backquote-expand-1 (cadr form))))
 348     (t
 349      (cons 'append
 350            (mapcar (lambda (s)
 351                      (cond
 352                        ((and (listp s) (eq (car s) 'unquote))
 353                         (list 'list (cadr s)))
 354                        ((and (listp s) (eq (car s) 'unquote-splicing))
 355                         (cadr s))
 356                        (t
 357                         (list 'list (backquote-expand-1 s)))))
 358                    form)))))
 359
 360 (defun backquote-expand (form)
 361   (if (and (listp form) (eq (car form) 'backquote))
 362       (backquote-expand-1 (cadr form))
 363       form))
 364
 365 (defmacro backquote (form)
 366   (backquote-expand-1 form))
 367
 368 (define-transformation backquote (form)
 369   (backquote-expand-1 form))
 370
 371 ;;; Primitives
 372
 373 (define-compilation + (x y)
 374   (concat "((" (ls-compile x env fenv) ") + (" (ls-compile y env fenv) "))"))
 375
 376 (define-compilation - (x y)
 377   (concat "((" (ls-compile x env fenv) ") - (" (ls-compile y env fenv) "))"))
 378
 379 (define-compilation * (x y)
 380   (concat "((" (ls-compile x env fenv) ") * (" (ls-compile y env fenv) "))"))
 381
 382 (define-compilation / (x y)
 383   (concat "((" (ls-compile x env fenv) ") / (" (ls-compile y env fenv) "))"))
 384
 385 (define-compilation = (x y)
 386   (concat "((" (ls-compile x env fenv) ") == (" (ls-compile y env fenv) "))"))
 387
 388 (define-compilation null (x)
 389   (concat "(" (ls-compile x env fenv) "== undefined)"))
 390
 391 (define-compilation cons (x y)
 392   (concat "{car: " (ls-compile x env fenv) ", cdr: " (ls-compile y env fenv) "}"))
 393
 394 (define-compilation car (x)
 395   (concat "(" (ls-compile x env fenv) ").car"))
 396
 397 (define-compilation cdr (x)
 398   (concat "(" (ls-compile x env fenv) ").cdr"))
 399
 400 (define-compilation make-symbol (name)
 401   (concat "{name: " (ls-compile name env fenv) "}"))
 402
 403 (define-compilation symbol-name (x)
 404   (concat "(" (ls-compile x env fenv) ").name"))
 405
 406 (define-compilation eq (x y)
 407   (concat "(" (ls-compile x env fenv) " === " (ls-compile y env fenv) ")"))
 408
 409 (define-compilation code-char (x)
 410   (concat "String.fromCharCode( " (ls-compile x env fenv) ")"))
 411
 412 (define-compilation char (string index)
 413   (concat "("
 414           (ls-compile string env fenv)
 415           ").charCodeAt("
 416           (ls-compile index env fenv)
 417           ")"))
 418
 419 (define-compilation concat-two (string1 string2)
 420   (concat "("
 421           (ls-compile string1 env fenv)
 422           ").concat("
 423           (ls-compile string2 env fenv)
 424           ")"))
 425
 426 (define-compilation funcall (func &rest args)
 427   (concat "("
 428           (ls-compile func env fenv)
 429           ")("
 430           (join (mapcar (lambda (x)
 431                           (ls-compile x env fenv))
 432                         args)
 433                 ", ")
 434           ")"))
 435
 436 (define-compilation new ()
 437   "{}")
 438
 439 (define-compilation get (object key)
 440   (concat "(" (ls-compile object env fenv) ")[" (ls-compile key env fenv) "]"))
 441
 442 (define-compilation set (object key value)
 443   (concat "(("
 444           (ls-compile object env fenv)
 445           ")["
 446           (ls-compile key env fenv) "]"
 447           " = " (ls-compile value env fenv) ")"))
 448
 449
 450 (defun %compile-defvar (name)
 451   (push (make-var-binding name) *env*)
 452   (push (concat "var " (lookup-variable name *env*)) *toplevel-compilations*))
 453
 454 (defun %compile-defun (name)
 455   (push (make-func-binding name) *fenv*)
 456   (push (concat "var " (lookup-variable name *fenv*)) *toplevel-compilations*))
 457
 458 (defun %compile-defmacro (name lambda)
 459   (push (cons name (cons 'macro lambda)) *fenv*))
 460
 461 (defun ls-macroexpand-1 (form &optional env fenv)
 462   (let ((function (cdr (assoc (car form) *fenv*))))
 463     (if (and (listp function) (eq (car function) 'macro))
 464         (apply (eval (cdr function)) (cdr form))
 465         form)))
 466
 467 (defun compile-funcall (function args env fenv)
 468   (cond
 469     ((symbolp function)
 470      (concat (lookup-function function fenv)
 471              "("
 472              (join (mapcar (lambda (x) (ls-compile x env fenv)) args)
 473                    ", ")
 474              ")"))
 475     ((and (listp function) (eq (car function) 'lambda))
 476      (concat "(" (ls-compile function env fenv) ")("
 477              (join (mapcar (lambda (x) (ls-compile x env fenv)) args)
 478                    ", ")
 479              ")"))
 480     (t
 481      (error "Invalid function designator ~a." function))))
 482
 483 (defun ls-compile (sexp &optional env fenv)
 484   (cond
 485     ((symbolp sexp) (lookup-variable sexp env))
 486     ((integerp sexp) (integer-to-string sexp))
 487     ((stringp sexp) (concat "\"" sexp "\""))
 488     ((listp sexp)
 489      (let ((sexp (ls-macroexpand-1 sexp env fenv)))
 490        (let ((compiler-func (second (assoc (car sexp) *compilations*))))
 491          (if compiler-func
 492              (apply compiler-func env fenv (cdr sexp))
 493              (compile-funcall (car sexp) (cdr sexp) env fenv)))))))
 494
 495 (defun ls-compile-toplevel (sexp)
 496   (setq *toplevel-compilations* nil)
 497   (let ((code (ls-compile sexp)))
 498     (prog1
 499         (concat (join (mapcar (lambda (x) (concat x ";" *newline*))
 500                               *toplevel-compilations*)
 501                       "")
 502                 code)
 503       (setq *toplevel-compilations* nil))))
 504
 505 #+common-lisp
 506 (progn
 507   (defun ls-compile-file (filename output)
 508     (with-open-file (in filename)
 509       (with-open-file (out output :direction :output :if-exists :supersede)
 510         (loop
 511            for x = (ls-read in)
 512            until (eq x *eof*)
 513            for compilation = (ls-compile-toplevel x)
 514            when compilation do (write-line (concat compilation "; ") out)))))
 515   (defun bootstrap ()
 516     (ls-compile-file "lispstrack.lisp" "lispstrack.js")))