SML Subset Interpreter

Um interpretador para um subconjunto da linguagem SML (Standard ML) implementado em Python.

🚀 Características

Este interpretador suporta as seguintes funcionalidades da linguagem SML:

• Tipos básicos: Números inteiros e booleanos
• Operações aritméticas: +, -, *, /
• Operações lógicas: and, or, not
• Comparações: =, <, <=
• Funções anônimas: fn x => expr
• Funções recursivas: fun nome x => expr
• Aplicação de funções: f x
• Expressões let: let x <- expr in expr end
• Condicionais: if cond then expr else expr
• Variáveis e closures
• Checagem de tipos estática: Sistema de tipos com ArrowType para funções
• Análise de uso/definição: Detecção de variáveis não definidas

📋 Requisitos

• Python 3.6 ou superior
• Nenhuma dependência externa necessária

🛠️ Instalação

1. Clone ou baixe este repositório:

git clone https://github.com/rafaelpaniago1/SML-subset-Python-Interpreter.git
cd SML-subset-Python-Interpreter

2. Torne o script executável (opcional):

chmod +x sml.py

📖 Uso

Modo básico

Execute um arquivo SML:

python3 sml.py programa.sml

Entrada padrão

Leia código da entrada padrão:

echo "2 + 3 * 4" | python3 sml.py

Modo interativo (REPL)

Inicie o modo interativo:

python3 sml.py -i

Opções avançadas

• Modo verboso (mostra tokens e AST):

python3 sml.py -v programa.sml

• Mostrar apenas tokens:

python3 sml.py --tokens-only programa.sml

• Mostrar apenas AST:

python3 sml.py --ast-only programa.sml

• Ajuda:

python3 sml.py -h

� Funções Recursivas

Este interpretador suporta funções recursivas usando a palavra-chave fun:

fun factorial n => 
  if n <= 1 then 1 
  else n * factorial (n - 1)

factorial 5  # => 120

fun fibonacci n =>
  if n <= 1 then n
  else fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

fibonacci 7  # => 13

Características das Funções Recursivas:

• Sintaxe: fun nome parâmetro => corpo
• Escopo: O nome da função está disponível dentro do corpo
• Checagem de tipos: Suporte completo a tipos de função (ArrowType)
• Closures: Acesso ao ambiente de definição

🔍 Sistema de Tipos

O interpretador inclui um sistema de checagem de tipos estática:

• ArrowType: Representa tipos de função domínio -> codomínio
• Inferência de tipos: Detecção automática de tipos
• Detecção de erros: Erros de tipo são detectados antes da execução
• Unificação: Sistema de unificação de tipos para expressões complexas

�📝 Exemplos de Código

Números e Operações Básicas

42
2 + 3 * 4
~5

Booleanos e Lógica

true
false
not true
true and false
true or false

Funções Anônimas

fn x => x + 1
(fn x => x * x) 5

Funções Recursivas

fun power base exp =>
  if exp = 0 then 1
  else base * power base (exp - 1)

power 2 8  # => 256

Funções de Ordem Superior

fn f => fn x => f (f x)
(fn x => fn y => x + y) 3 2

fun sum_range start finish =>
  if start > finish then 0
  else start + sum_range (start + 1) finish

sum_range 1 10  # => 55

Let Expressions

let x <- 10 in x + 5 end
let f <- fn x => x * x in f 4 end

Condicionais

if 2 < 3 then 100 else 200
let x <- 5 in if x > 0 then x else ~x end

Exemplos Complexos

Função de Potenciação

let
  square <- fn x => x * x
in
  let
    twice <- fn f => fn x => f (f x)
  in
    (twice square) 3
  end
end

Closures e Escopo

let
  make_adder <- fn n => fn x => x + n
in
  let
    add5 <- make_adder 5
  in
    add5 10
  end
end

🎯 Modo Interativo

No modo interativo, você pode:

• Digite código SML linha por linha
• Use :tokens para ver os tokens da próxima expressão
• Use :ast para ver a AST da próxima expressão
• Use help para ver comandos disponíveis
• Use quit ou exit para sair

Exemplo de sessão:

$ python3 sml.py -i
SML Subset Interpreter - Modo Interativo
Digite 'quit' ou 'exit' para sair

sml> 2 + 3
=> 5

sml> fn x => x * x
=> Fn(x)

sml> (fn x => x * x) 4
=> 16

sml> let f <- fn x => x + 1 in f 5 end
=> 6

sml> quit
Goodbye!

🔧 Estrutura do Projeto

SML-subset-Python-Interpreter/
├── sml.py                    # Script principal
├── driver.py                 # Script original (para testes)
├── Expression.py             # Classes para AST (incluindo Fun para recursão)
├── Lexer.py                  # Analisador léxico
├── Parser.py                 # Analisador sintático
├── Visitor.py                # Padrão Visitor (EvalVisitor, TypeCheckVisitor, etc.)
├── Unifier.py                # Unificação de tipos
├── setup.py                  # Script de configuração
├── run_examples.py           # Executa todos os exemplos
├── requirements.txt          # Dependências
├── examples/                 # Exemplos de código SML
│   ├── basic.sml            # Operações básicas
│   ├── functions.sml        # Funções simples
│   ├── recursive.sml        # Funções recursivas simples
│   ├── advanced_recursive.sml # Funções recursivas avançadas
│   ├── conditionals.sml     # Estruturas condicionais
│   ├── let_expressions.sml  # Expressões let
│   └── complex.sml          # Exemplos complexos
├── USAGE.md                  # Guia de uso rápido
└── README.md                 # Este arquivo

🐛 Tratamento de Erros

O interpretador fornece mensagens de erro para:

• Erros léxicos: Caracteres não reconhecidos
• Erros sintáticos: Código malformado
• Erros de tipo: Operações inválidas
• Variáveis indefinidas: Uso de variáveis não declaradas
• Arquivos não encontrados: Caminhos inválidos

Exemplos de erros:

$ echo "2 +" | python3 sml.py
Erro: Parse error

$ echo "x" | python3 sml.py
Erro: Def error

$ echo "2 + true" | python3 sml.py
Erro: Type Error

🧪 Executando Testes

O projeto inclui o sistema de testes original:

# Teste manual de exemplos
python3 sml.py examples/basic.sml
python3 sml.py examples/functions.sml

📄 Licença

Este projeto está licenciado sob a licença especificada no arquivo LICENSE.

🤝 Contribuindo

1. Faça um fork do projeto
2. Crie uma branch para sua feature (git checkout -b feature/nova-feature)
3. Commit suas mudanças (git commit -am 'Adiciona nova feature')
4. Push para a branch (git push origin feature/nova-feature)
5. Abra um Pull Request

📞 Suporte

Se você encontrar bugs ou tiver sugestões:

1. Abra uma issue no GitHub
2. Descreva o problema ou sugestão detalhadamente
3. Inclua exemplos de código se aplicável

🎓 Sobre o Projeto

Este interpretador foi desenvolvido como parte de um projeto acadêmico para demonstrar:

• Implementação de um interpretador funcional
• Padrão Visitor para travessia de AST
• Análise léxica e sintática
• Avaliação de expressões funcionais
• Suporte a closures e escopo léxico

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Autor: Rafael Paniago
Repositório: https://github.com/rafaelpaniago1/SML-subset-Python-Interpreter