Камлп4

Camlp4 — это программная система для написания расширяемых парсеров языков программирования. Он предоставляет набор библиотек OCaml , которые используются для определения грамматик, а также загружаемых расширений синтаксиса таких грамматик. Camlp4 означает Caml Preprocessor и Pretty-Printer , и одним из его наиболее важных приложений было определение доменно-ориентированных расширений синтаксиса OCaml .

Camlp4 был частью официального дистрибутива OCaml, разработанного в INRIA . Ее первоначальный автор — Даниэль де Рауглодр. Версия OCaml 3.10.0, выпущенная в мае 2007 года, представляет собой значительно модифицированную и обратно несовместимую версию Camlp4. De Rauglaudre поддерживает отдельную обратно совместимую версию, переименованную в Camlp5. Все приведенные ниже примеры относятся к Camlp5 или предыдущей версии Camlp4 (версии 3.09 и более ранние).

Версия 4.08, выпущенная летом 2019 года, ^[1] была последней официальной версией этой библиотеки. В настоящее время он устарел; ^[2] вместо этого рекомендуется использовать PPX (PreProcessor eXtensions) ^[3]^[4] библиотеки. ^[5]

Конкретный и абстрактный синтаксис

Препроцессор Camlp4 работает, загружая набор скомпилированных модулей, которые определяют синтаксический анализатор, а также красивый принтер : синтаксический анализатор преобразует входную программу во внутреннее представление. Это внутреннее представление составляет абстрактное синтаксическое дерево (AST). Его можно вывести в двоичной форме, например, передать непосредственно одному из компиляторов OCaml или преобразовать обратно в текстовую программу. Понятие конкретного синтаксиса относится к формату, в котором абстрактный синтаксис представлен .

Например, выражение OCaml (1 + 2) также можно записать ((+) 1 2) или (((+) 1) 2). Разница существует только на уровне конкретного синтаксиса, поскольку эти три версии являются эквивалентными представлениями одного и того же абстрактного синтаксического дерева. Как показывает определение пересмотренного синтаксиса OCaml, один и тот же язык программирования может использовать разные конкретные синтаксисы. Все они сходятся к абстрактному синтаксическому дереву в уникальном формате, который может обрабатываться компилятором.

Абстрактное синтаксическое дерево находится в центре расширений синтаксиса, которые на самом деле являются программами OCaml. Хотя определение грамматик должно быть выполнено в OCaml, определяемый или расширяемый синтаксический анализатор не обязательно связан с OCaml, и в этом случае синтаксическое дерево, которым манипулируют, не является деревом OCaml. Предоставляется несколько библиотек, которые облегчают определенные манипуляции с синтаксическими деревьями OCaml.

Области применения

Языки, специфичные для предметной области, являются основным приложением Camlp4. Поскольку OCaml — это многопарадигмальный язык с интерактивным верхним уровнем и компилятором собственного кода, его можно использовать в качестве серверной части для любого исходного языка. Единственное, что нужно сделать разработчику, — это написать грамматику Camlp4, которая преобразует рассматриваемый предметно-ориентированный язык в обычную программу OCaml. например C. Также можно использовать другие целевые языки ,

Если целевым языком является OCaml, можно определить простые синтаксические дополнения или синтаксический сахар , чтобы обеспечить выразительность, которую нелегко достичь с помощью стандартных функций языка OCaml. Расширение синтаксиса определяется скомпилированным модулем OCaml, который передается исполняемому файлу camlp4o вместе с программой для обработки.

Camlp4 включает предметно-ориентированный язык , поскольку он предоставляет расширения синтаксиса, которые упрощают разработку расширений синтаксиса. Эти расширения позволяют компактно определять грамматики ( EXTEND операторы) и кавычки, такие как <:expr< 1 + 1 >>, т.е. деконструкция и построение абстрактных синтаксических деревьев в конкретном синтаксисе.

Пример

В следующем примере определяется расширение синтаксиса OCaml. Он предоставляет новое ключевое слово , memo, который можно использовать в качестве замены function и обеспечивает автоматическое запоминание функций с сопоставлением с образцом . Мемоизация заключается в сохранении результатов предыдущих вычислений в таблице так, чтобы фактическое вычисление функции для каждого возможного аргумента происходило не более одного раза.

Это pa_memo.ml, файл, который определяет расширение синтаксиса:

let unique =
  let n = ref 0 in
  fun () -> incr n; "__pa_memo" ^ string_of_int !n

EXTEND
  GLOBAL: Pcaml.expr;

  Pcaml.expr: LEVEL "expr1" [
    [ "memo"; OPT "|"; pel = LIST1 match_case SEP "|" ->
      let tbl = unique () in
      let x = unique () in
      let result = unique () in
      <:expr< 
      let $lid:tbl$ = Hashtbl.create 100 in
      fun $lid:x$ ->
        try Hashtbl.find $lid:tbl$ $lid:x$ 
        with [ Not_found -> 
                let $lid:result$ = match $lid:x$ with [ $list:pel$ ] in
                do { Hashtbl.replace $lid:tbl$ $lid:x$ $lid:result$; 
                     $lid:result$ } ]
      >> ]
  ];

  match_case: [
    [ p = Pcaml.patt; w = OPT [ "when"; e = Pcaml.expr -> e ]; 
      "->"; e = Pcaml.expr -> 
       (p, w, e) ]
  ];
END

Пример программы, использующей это расширение синтаксиса:

let counter = ref 0 (* global counter of multiplications *)

(* factorial with memoization *)
let rec fac = memo
    0 -> 1
  | n when n > 0 -> 
      (incr counter;
       n * fac (n - 1))
  | _ -> invalid_arg "fac"

let run n =
  let result = fac n in
  let count = !counter in
  Printf.printf "%i! = %i     number of multiplications so far = %i\n"
    n result count 

let _ =
  List.iter run [5; 4; 6]

Вывод программы следующий: функция fac (факториал) вычисляет только те продукты, которые не вычислялись ранее:

5! = 120     number of multiplications so far = 5
4! = 24     number of multiplications so far = 5
6! = 720     number of multiplications so far = 6

Ссылки

^ "ocaml/camlp4" . Гитхаб . Проверено 4 февраля 2020 г.
^ Димино, Жереми (07.08.2019). «Конец Camlp4» . ОКамл . Архивировано из оригинала 04 февраля 2020 г. Проверено 4 февраля 2020 г.
^ «ППХ» . ocamllabs.io . Проверено 4 февраля 2020 г.
^ Мецгер, Перри. «Руководство по расширениям препроцессора» . OCamlverse . Архивировано из оригинала 5 февраля 2020 г. Проверено 5 февраля 2020 г.
^ Димино, Джереми. «Преобразование базы кода из camlp4 в ppx» . Джейн Стрит Технический блог . Архивировано из оригинала 04 февраля 2020 г. Проверено 4 февраля 2020 г.

Внешние ссылки

Официальный сайт
Camlp4 Wiki — охватывает версию 3.10.
Справочное руководство и учебное пособие по Camlp4 — обложка версии 3.07
Недокументированные функции Camlp4 — охватывают версии до 3.09.
Как настроить синтаксис OCaml с помощью Camlp5. Все, что вы всегда хотели знать, но боялись спросить , касается версий до 3.10.
Компиляторы-однодневки, или Как я научился не волноваться и полюбил метапрограммирование
Учебник по созданию расширяемых парсеров с помощью Camlp4

[1] "ocaml/camlp4" . Гитхаб . Проверено 4 февраля 2020 г.

[2] Димино, Жереми (07.08.2019). «Конец Camlp4» . ОКамл . Архивировано из оригинала 04 февраля 2020 г. Проверено 4 февраля 2020 г.

[3] «ППХ» . ocamllabs.io . Проверено 4 февраля 2020 г.

[4] Мецгер, Перри. «Руководство по расширениям препроцессора» . OCamlverse . Архивировано из оригинала 5 февраля 2020 г. Проверено 5 февраля 2020 г.

[5] Димино, Джереми. «Преобразование базы кода из camlp4 в ppx» . Джейн Стрит Технический блог . Архивировано из оригинала 04 февраля 2020 г. Проверено 4 февраля 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]