lambda 不是一个四个字母的单词

这是一篇关于用 Haskell 实现带有图归约的函数式语言的博客文章,主要内容如下:

  • 摘要:用基于经典组合子的图归约机在 Haskell 中实现一个小型函数式语言,分为λ-演算解析、到组合逻辑组合子的编译、图归约三部分。
  • 引言:之前尝试用 Haskell 的 CCC 实现扩展为小型函数式语言的概念验证失败,此次回归到用 SKI 图归约作为语言实现的后端,介绍了实现方法及未来扩展方向。
  • 表示λ-表达式:目标语言是纯λ-演算加整数,用Expr数据类型表示表达式,用Environment类型表示顶级环境。
  • 解析器:基于 Parsec 的简单解析器,大部分代码取自A Combinatory Compiler,并添加了整数解析。
  • 括号抽象

    • 动机:为解决变量处理问题,完全摆脱变量,用 SKI 组合子演算将闭λ-项重写为仅含三个基本组合子 I、K、S 的形式。
    • 基本抽象规则:通过递归应用特定方程将闭λ-项重写为 I、K、S,在 Haskell 中实现为babs0函数。
    • 优化:引入 B 和 C 组合子来优化 SKI 组合子项的大小,通过optropt函数进行二次优化。
  • 图归约概述:图归约具有保持正常序归约(惰性求值)、避免重复求值、避免处理运行时局部环境和变量作用域、减少参数数据复制等优点,以一个简单示例展示了图归约的过程。
  • 用可变引用分配图:使用 Haskell 的Data.STRef类型实现可变引用,用于节点共享和节点的就地修改,定义了GraphCombinator数据类型,以及allocate函数用于将Expr分配到Graph中。
  • 执行图归约:定义spine函数计算图的左祖先栈,step函数执行单个归约步骤,根据组合子的不同实现reduce函数,normalForm函数用于将图归约到规范形式,reduceGraph函数用于计算图的规范形式。
  • 递归:λ-演算不直接支持递归,需要固定点组合子Y来实现递归行为,通过reduce Y函数实现Y组合子的图归约,能显著减少fact 10000的执行时间。
  • 下一步:扩展为完整的编程环境,实现直接和相互递归、不同的括号抽象算法、到闭笛卡尔范畴的括号抽象、列表支持、并行性支持等。
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