Fix modelines
[fiveam.git] / src / random.lisp
index d9c4d2b..446f710 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
-;; -*- lisp -*-
+;;;; -*- Mode: Lisp; indent-tabs-mode: nil -*-
 
-(in-package :it.bese.FiveAM)
+(in-package :it.bese.fiveam)
 
 ;;;; ** Random (QuickCheck-ish) testing
 
 ;;;; failure we stop running and report what values of the variables
 ;;;; caused the code to fail.
 
+;;;; The generation of the random data is done using "generator
+;;;; functions" (see below for details). A generator function is a
+;;;; function which creates, based on user supplied parameters, a
+;;;; function which returns random data. In order to facilitate
+;;;; generating good random data the FOR-ALL macro also supports guard
+;;;; conditions and creating one random input based on the values of
+;;;; another (see the FOR-ALL macro for details).
+
+;;;; *** Public Interface to the Random Tester
+
 (defparameter *num-trials* 100
   "Number of times we attempt to run the body of the FOR-ALL test.")
 
@@ -27,13 +37,51 @@ where the test code is never run due to the guards never
 returning true. This second run limit prevents that.")
 
 (defmacro for-all (bindings &body body)
-  `(perform-random-testing
-    (list ,@(mapcar #'second bindings))
-    (lambda ,(mapcar #'first bindings)
-      (if (and ,@(delete-if #'null (mapcar #'third bindings)))
-          (progn ,@body)
-          (throw 'run-once
-            (list :guard-conditions-failed))))))
+  "Bind BINDINGS to random variables and test BODY *num-trials* times.
+
+BINDINGS is a list of binding forms, each element is a list
+of (BINDING VALUE &optional GUARD). Value, which is evaluated
+once when the for-all is evaluated, must return a generator which
+be called each time BODY is evaluated. BINDING is either a symbol
+or a list which will be passed to destructuring-bind. GUARD is a
+form which, if present, stops BODY from executing when IT returns
+NIL. The GUARDS are evaluated after all the random data has been
+generated and they can refer to the current value of any
+binding. NB: Generator forms, unlike guard forms, can not contain
+references to the boud variables.
+
+Examples:
+
+  (for-all ((a (gen-integer)))
+    (is (integerp a)))
+
+  (for-all ((a (gen-integer) (plusp a)))
+    (is (integerp a))
+    (is (plusp a)))
+
+  (for-all ((less (gen-integer))
+            (more (gen-integer) (< less more)))
+    (is (<= less more)))
+
+  (for-all (((a b) (gen-two-integers)))
+    (is (integerp a))
+    (is (integerp b)))"
+  (with-gensyms (test-lambda-args)
+    `(perform-random-testing
+      (list ,@(mapcar #'second bindings))
+      (lambda (,test-lambda-args)
+        (destructuring-bind ,(mapcar #'first bindings)
+            ,test-lambda-args
+          (if (and ,@(delete-if #'null (mapcar #'third bindings)))
+              (progn ,@body)
+              (throw 'run-once
+                (list :guard-conditions-failed))))))))
+
+;;;; *** Implementation
+
+;;;; We could just make FOR-ALL a monster macro, but having FOR-ALL be
+;;;; a preproccessor for the perform-random-testing function is
+;;;; actually much easier.
 
 (defun perform-random-testing (generators body)
   (loop
@@ -72,7 +120,7 @@ returning true. This second run limit prevents that.")
   (catch 'run-once
     (bind-run-state ((result-list '()))
       (let ((values (mapcar #'funcall generators)))
-        (apply body values)
+        (funcall body values)
         (cond
           ((null result-list)
            (throw 'run-once (list :no-tests)))
@@ -113,7 +161,7 @@ returning true. This second run limit prevents that.")
 ;;;; We provide a set of built-in generators.
 
 (defun gen-integer (&key (max (1+ most-positive-fixnum))
-                    (min (1- most-negative-fixnum)))
+                         (min (1- most-negative-fixnum)))
   "Returns a generator which produces random integers greater
 than or equal to MIN and less than or equal to MIN."
   (lambda ()
@@ -135,7 +183,7 @@ BOUND)."
                             (double-float most-positive-double-float)
                             (long-float most-positive-long-float)))
            (bound (or bound (max most-positive (- most-negative)))))
-      (coerce 
+      (coerce
        (ecase (random 2)
          (0 ;; generate a positive number
           (random (min most-positive bound)))
@@ -143,7 +191,8 @@ BOUND)."
           (- (random (min (- most-negative) bound)))))
        type))))
 
-(defun gen-character (&key (code (gen-integer :min 0 :max (1- char-code-limit)))
+(defun gen-character (&key (code-limit char-code-limit)
+                           (code (gen-integer :min 0 :max (1- code-limit)))
                            (alphanumericp nil))
   "Returns a generator of characters.
 
@@ -151,12 +200,16 @@ CODE must be a generator of random integers. ALPHANUMERICP, if
 non-NIL, limits the returned chars to those which pass
 alphanumericp."
   (lambda ()
-    (if alphanumericp
-        (code-char (funcall code))
-        (loop
-           for char = (code-char (funcall code))
-           until (alphanumericp char)
-           finally (return char)))))
+    (loop
+       for count upfrom 0
+       for char = (code-char (funcall code))
+       until (and char
+                  (or (not alphanumericp)
+                      (alphanumericp char)))
+       when (= 1000 count)
+       do (error "After 1000 iterations ~S has still not generated ~:[a valid~;an alphanumeric~] character :(."
+                 code alphanumericp)
+       finally (return char))))
 
 (defun gen-string (&key (length (gen-integer :min 0 :max 80))
                         (elements (gen-character))
@@ -182,5 +235,31 @@ producs objects."
        repeat (funcall length)
        collect (funcall elements))))
 
+(defun gen-tree (&key (size 20)
+                      (elements (gen-integer :min -10 :max 10)))
+  "Returns a generator which producs random trees. SIZE control
+the approximate size of the tree, but don't try anything above
+ 30, you have been warned. ELEMENTS must be a generator which
+will produce the elements."
+  (labels ((rec (&optional (current-depth 0))
+             (let ((key (random (+ 3 (- size current-depth)))))
+               (cond ((> key 2)
+                      (list (rec (+ current-depth 1))
+                            (rec (+ current-depth 1))))
+                     (t (funcall elements))))))
+    (lambda ()
+      (rec))))
+
+(defun gen-buffer (&key (length (gen-integer :min 0 :max 50))
+                        (element-type '(unsigned-byte 8))
+                        (elements (gen-integer :min 0 :max (1- (expt 2 8)))))
+  (lambda ()
+    (let ((buffer (make-array (funcall length) :element-type element-type)))
+      (map-into buffer elements))))
+
+(defun gen-one-element (&rest elements)
+  (lambda ()
+    (nth (random (length elements)) elements)))
+
 ;;;; The trivial always-produce-the-same-thing generator is done using
 ;;;; cl:constantly.