自循環解釋器

自循環解釋器最早出現於約翰·麥卡錫的Lisp 1.5版定義，其中麥卡錫以Lisp語言的功能來描述Lisp的解釋規則。

基本介紹

• 中文名：自循環解釋器
• 外文名：Meta-circular evaluator
• 性質：元解釋器的一種
• 領域：計算機

簡介

自循環解釋器（英語：Meta-circular evaluator）是元解釋器（Metainterpreter，或Self-interpreter）的一種。自循環解釋器不僅是在解釋型語言中寫成（如Scheme的自循環解釋器是在Scheme中寫成），而且通過底層語言的功能來實現解釋型語言的功能。因此，自循環解釋器不需擔心如何具體實現任何功能，而只需處理語言讀入與解釋，所以尤其適合作為教育用途。自循環解釋器一般在同像（即程式與數據為同一格式，如Lisp）的語言中出現。

Eval/Apply循環

著名計算機科學教科書《電腦程式的構造和解釋》詳細研究了一個Scheme語言的自循環解釋器。此書中的解釋器包含兩個主要元素：

• Eval，即將一個表示式轉換為其取值的函式。
  
• Apply，即將一個函式調用轉換為其返回值的函式。
  

這兩個元素互相調用，並最終將整個程式轉換為其取值。

實例

例如以下簡單的Scheme表示式（假設square是一個內置函式，其返回值為參數的平方）：

(+ (square 2) (square 3))

其解釋過程如下：

• 解釋器首先將整個程式傳入Eval，而Eval辨認出整個程式是一個函式調用（被調用的函式是“+”，或加法函式）。因此，Eval會調用Apply來處理這一調用。
  
• Apply收到被調用函式為“+”，參數分別為(square 2)與(square 3)。因此，Apply分別調用Eval來處理這兩個參數。
  
• Eval收到表示式為(square 2)，這是一個函式調用。因此Eval調用Apply。
  
• Apply收到被調用函式為“square”，參數為2（注意：這裡的“2”僅僅是一個符號，而不是數字）。現在Apply會調用Eval，將符號“2”轉換為數值2。Apply隨後調用square函式，並返回4。同樣地，Eval處理(square 3)並返回9。
  
• 現在解釋器回到了Apply函式，處理“+”的調用。現在Apply函式有了參數的具體取值（分別為4和9），並調用“+”函式而返回13。
  
• Eval函式收到返回值13，這個值是整個表示式的取值。注意以上過程中自循環解釋器並沒有關心具體如何實現“+”函式與“square”函式，這些細節都由底層的Scheme來處理。
  

解釋器

解釋器（英語：interpreter），是一種計算機程式，能夠把高階程式語言一行一行解釋運行。解釋器像是一位“中間人”，每次運行程式時都要先轉成另一種語言再作運行，因此解釋器的程式運行速度比較緩慢。它不會一次把整個程式翻譯出來，而是每翻譯一行程式敘述就立刻運行，然後再翻譯下一行，再運行，如此不停地進行下去。

解釋器的好處是它消除了編譯整個程式的負擔，程式可以拆分成多個部分來模組化，但這會讓運行時的效率打了折扣。相對地，編譯器已一次將所有原始碼翻譯成另一種語言，如機器碼，運行時便無需再依賴編譯器或額外的程式，故而其運行速度比較快。