[2021 spring] CS61A Lab 11: Interpreters

Lab 11： https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs61a/sp21/lab/lab11/
任務： 構建PyCombinator解釋器，完成expr.py

目錄

• Q1：序言
• Q2: Evaluating Names
• Q3: Evaluating Call Expressions
• Q4: Applying Lambda Functions
• Q5: Handling Exceptions

Q1：序言

先試着理解已經寫好的部分代碼：

• repl.py包含REPL循環的邏輯，重復讀取(read)表達式作為用戶輸入，計算(evaluate)並打印(print out)它們的值。

• reader.py包含解釋器的讀取器。函數read調用函數tokenize和read_expr，將表達式字符串轉換為一個Expr對象。

• expr.py包含解釋器對表達式和值的表示。Expr和Value的子類封裝了PyCombinator語言中的所有表達式和值的類型。global_env字典包含了原始函數的信息。

REPL部分：

prologue_reader：

prologue_expr：

Q2: Evaluating Names

查詢字典，字典中存在則返回對應的值，不存在則返回None。

# class Name
    def eval(self, env):
        """
        >>> env = {
        ...     'a': Number(1),
        ...     'b': LambdaFunction([], Literal(0), {})
        ... }
        >>> Name('a').eval(env)
        Number(1)
        >>> Name('b').eval(env)
        LambdaFunction([], Literal(0), {})
        >>> print(Name('c').eval(env))
        None
        """
        "*** YOUR CODE HERE ***"
        if self.var_name in env:
            return env[self.var_name]

Q3: Evaluating Call Expressions

閱讀Value類，Pycombinator值的類型包括numbers，lambda functions， primitive functions。

1. self.operator是Name類型，調用Name.eval方法。
2. self.operands列表包含numbers類型和函數（原始函數和lambda函數）類型。創建一個新列表存放參數，如果operand是數字類型，直接添加到列表中；否則，調用eval方法將返回值添加到列表中。
3. 調用apply方法，參數為2中列表。

# class CallExpr
    def eval(self, env):
        """
        >>> from reader import read
        >>> new_env = global_env.copy()
        >>> new_env.update({'a': Number(1), 'b': Number(2)})
        >>> add = CallExpr(Name('add'), [Literal(3), Name('a')])
        >>> add.eval(new_env)
        Number(4)
        >>> new_env['a'] = Number(5)
        >>> add.eval(new_env)
        Number(8)
        >>> read('max(b, a, 4, -1)').eval(new_env)
        Number(5)
        >>> read('add(mul(3, 4), b)').eval(new_env)
        Number(14)
        """
        "*** YOUR CODE HERE ***"
        eval_operands = []
        for operand in self.operands[:]:
            if isinstance(operand, Number):
                eval_operands.append(operand)
            else:
                eval_operands.append(operand.eval(env))
        return self.operator.eval(env).apply(eval_operands)

Q4: Applying Lambda Functions

LambdaFunction類的三個實例屬性：parameters、body、parent。

1. 創建parent environment的copy。
2. 將parameters和arguments更新到copy中，形參和實參對應。
3. evaluate body。

# class LambdaFunction
    def apply(self, arguments):
        """
        >>> from reader import read
        >>> add_lambda = read('lambda x, y: add(x, y)').eval(global_env)
        >>> add_lambda.apply([Number(1), Number(2)])
        Number(3)
        >>> add_lambda.apply([Number(3), Number(4)])
        Number(7)
        >>> sub_lambda = read('lambda add: sub(10, add)').eval(global_env)
        >>> sub_lambda.apply([Number(8)])
        Number(2)
        >>> add_lambda.apply([Number(8), Number(10)]) # Make sure you made a copy of env
        Number(18)
        >>> read('(lambda x: lambda y: add(x, y))(3)(4)').eval(global_env)
        Number(7)
        >>> read('(lambda x: x(x))(lambda y: 4)').eval(global_env)
        Number(4)
        """
        if len(self.parameters) != len(arguments):
            raise TypeError("Oof! Cannot apply number {} to arguments {}".format(
                comma_separated(self.parameters), comma_separated(arguments)))
        "*** YOUR CODE HERE ***"
        new_env = self.parent.copy()
        for parameter, argument in zip(self.parameters, arguments):
            new_env[parameter] = argument
        return self.body.eval(new_env)

Q5: Handling Exceptions

repl.py，使用try...except...處理異常。
針對算術異常：

        except (OverflowError, ZeroDivisionError) as e:
            print('Arithmetic error!')
            print(type(e).__name__ + ':', e)