hakorune/examples/lisp/lisp_eval.hako

// ⚙️ LISP Evaluator - eval/apply/環境管理
// 簡易版LISP評価エンジン

NIL = 0

// ===== LISP Core関数の再実装（簡単版） =====
box ConsBox {
    car, cdr
    init { car, cdr }
    ConsBox(a, d) { 
        me.car = a
        me.cdr = d
    }
    getCar() { return me.car }
    getCdr() { return me.cdr }
    toString() { return "(" + me.car.toString() + " . " + me.cdr.toString() + ")" }
}

box SymbolBox {
    name
    init { name }
    SymbolBox(symbolName) { 
        me.name = symbolName 
    }
    getName() { return me.name }
    toString() { return me.name }
}

function cons(a, d) { return new ConsBox(a, d) }
function car(pair) { 
    if pair == NIL { return NIL }
    return pair.getCar() 
}
function cdr(pair) { 
    if pair == NIL { return NIL }
    return pair.getCdr() 
}
function symbol(name) { return new SymbolBox(name) }
function list1(a) { return cons(a, NIL) }
function list2(a, b) { return cons(a, cons(b, NIL)) }
function list3(a, b, c) { return cons(a, cons(b, cons(c, NIL))) }

function atomP(obj) {
    if obj == NIL { return true }
    if obj == 0 or obj == 1 or obj == 2 or obj == 3 or obj == 4 { return true }
    if obj == 5 or obj == 6 or obj == 7 or obj == 8 or obj == 9 { return true }
    if obj == "a" or obj == "b" or obj == "c" { return true }
    return false
}

function nullP(obj) { return obj == NIL }

// ===== 簡易環境管理（MapBox代替） =====
box Environment {
    names, values, count
    
    init { names, values, count }
    
    Environment() {
        me.names = cons(NIL, NIL)   // 変数名のリスト
        me.values = cons(NIL, NIL)  // 値のリスト
        me.count = 0                // 変数の数
    }
    
    // 変数を定義
    define(name, value) {
        me.names = cons(name, me.names)
        me.values = cons(value, me.values)
        me.count = me.count + 1
    }
    
    // 変数を検索
    lookup(name) {
        return me.lookupHelper(name, me.names, me.values)
    }
    
    lookupHelper(target, nameList, valueList) {
        if nullP(nameList) { return symbol("UNDEFINED") }
        
        currentName = car(nameList)
        currentValue = car(valueList)
        
        // 名前が一致するかチェック
        if currentName == target {
            return currentValue
        }
        if currentName.toString() == target {
            return currentValue
        }
        
        return me.lookupHelper(target, cdr(nameList), cdr(valueList))
    }
}

// ===== 基本的な評価関数 =====

// eval - 式を評価
function lispEval(expr, env) {
    // アトムの場合
    if atomP(expr) {
        // 数値はそのまま返す
        if expr == 0 { return 0 }
        if expr == 1 { return 1 }
        if expr == 2 { return 2 }
        if expr == 3 { return 3 }
        if expr == 4 { return 4 }
        if expr == 5 { return 5 }
        if expr == 6 { return 6 }
        if expr == 7 { return 7 }
        if expr == 8 { return 8 }
        if expr == 9 { return 9 }
        
        // 文字列リテラルはそのまま返す
        if expr == "a" { return "a" }
        if expr == "b" { return "b" }
        if expr == "c" { return "c" }
        if expr == "hello" { return "hello" }
        if expr == "world" { return "world" }
        
        // シンボル（変数）は環境から検索
        return env.lookup(expr.toString())
    }
    
    // リスト（関数呼び出し）の場合
    operator = car(expr)
    operands = cdr(expr)
    
    // 特殊形式の処理
    opName = operator.toString()
    
    // quote - リテラル
    if opName == "quote" {
        return car(operands)
    }
    
    // if - 条件分岐
    if opName == "if" {
        condition = lispEval(car(operands), env)
        if not nullP(condition) {
            return lispEval(car(cdr(operands)), env)  // then節
        } else {
            return lispEval(car(cdr(cdr(operands))), env)  // else節
        }
    }
    
    // define - 変数定義
    if opName == "define" {
        varName = car(operands).toString()
        value = lispEval(car(cdr(operands)), env)
        env.define(varName, value)
        return value
    }
    
    // 通常の関数呼び出し
    func = lispEval(operator, env)
    args = lispEvalList(operands, env)
    return lispApply(func, args, env)
}

// 引数リストを評価
function lispEvalList(exprs, env) {
    if nullP(exprs) { return NIL }
    first = lispEval(car(exprs), env)
    rest = lispEvalList(cdr(exprs), env)
    return cons(first, rest)
}

// apply - 関数適用
function lispApply(func, args, env) {
    funcName = func.toString()
    
    // 組み込み関数
    if funcName == "+" {
        return lispAdd(args)
    }
    if funcName == "-" {
        return lispSub(args)
    }
    if funcName == "*" {
        return lispMul(args)
    }
    if funcName == "car" {
        return car(car(args))
    }
    if funcName == "cdr" {
        return cdr(car(args))
    }
    if funcName == "cons" {
        return cons(car(args), car(cdr(args)))
    }
    if funcName == "atom?" {
        return atomP(car(args))
    }
    if funcName == "null?" {
        return nullP(car(args))
    }
    
    return symbol("UNKNOWN-FUNCTION")
}

// 算術演算の実装
function lispAdd(args) {
    if nullP(args) { return 0 }
    return car(args) + lispAdd(cdr(args))
}

function lispSub(args) {
    if nullP(args) { return 0 }
    if nullP(cdr(args)) { return 0 - car(args) }  // 単項マイナス
    return car(args) - lispAdd(cdr(args))
}

function lispMul(args) {
    if nullP(args) { return 1 }
    return car(args) * lispMul(cdr(args))
}

// ===== グローバル環境初期化 =====
function makeGlobalEnv() {
    env = new Environment()
    
    // 組み込み関数を定義
    env.define("+", symbol("+"))
    env.define("-", symbol("-"))
    env.define("*", symbol("*"))
    env.define("car", symbol("car"))
    env.define("cdr", symbol("cdr"))
    env.define("cons", symbol("cons"))
    env.define("atom?", symbol("atom?"))
    env.define("null?", symbol("null?"))
    
    // 特殊値
    env.define("nil", NIL)
    env.define("t", true)
    
    return env
}

// ===== 簡易パーサー（手動構築版） =====
function parseManual() {
    // (+ 1 2) を手動構築
    expr1 = list3(symbol("+"), 1, 2)
    return expr1
}

// ===== テスト =====
print("⚙️ === LISP Evaluator Test === ⚙️")
print("")

// 環境準備
globalEnv = makeGlobalEnv()

print("1. Simple arithmetic:")
// (+ 1 2)
expr = list3(symbol("+"), 1, 2)
print("   Expression: " + expr.toString())
result = lispEval(expr, globalEnv)
print("   Result: " + result)

print("")
print("2. Nested expression:")
// (+ 1 (* 2 3))
inner = list3(symbol("*"), 2, 3)
expr2 = list3(symbol("+"), 1, inner)
print("   Expression: " + expr2.toString())
result2 = lispEval(expr2, globalEnv)
print("   Result: " + result2)

print("")
print("✅ LISP Evaluator test completed!")
print("🎯 Ready for full LISP interpreter!")