ajerit / retina

Ruby interpreter for Retina language

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Interpretador hecho en Ruby para el lenguaje Retina.

• Hecho por: Adolfo Jeritson. Enero - Marzo 2017

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La especificación del lenguaje se encuentra en retina.md

• Lexer hecho a la medida para archivos .rtn
• Parser hecho con la gema Racc para generar gramáticas LALR
• Análisis de contexto y ejecución para Retina
• Generación de la imagen en formato .pbm

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Retina

Lenguaje de programación inspirado en Logo, junto al concepto turtle graphics, para la generación de imágenes haciendo uso del formato pbm. La extensión de los archivos de Retina son .rtn

El objetivo de cada grupo es la implantación de un intérprete, cuyo desarrollo será dividido en 4 fases:

1. Análisis Lexicográfico
2. Análisis Sintáctico
3. Análisis de Contexto
4. Intérprete Final

A continuación se especificaran los elementos del lenguaje, el cuál estará sujeto a leves modificaciones o actualizaciones en el caso de que sea pertinente.

Estructura de un programa Retina

A continuación se puede ver como es un programa en Retina que dibuja un cuadrada, donde cada arista mide 50.

program
    with
        number x = 4;
    do
        repeat x times
            forward(50); # Traza una línea por 50 puntos
            rotatel(90); # Gira 90 grados contra-reloj
        end;
    end;
end;

Salida:

Un ejemplo adicional:

program
    with
    do
        for i from 1 to 100 do
            forward(i * 2); # Traza una línea por 50 puntos
            rotater(90); # Gira 90 grados sentido horario
        end;
    end;
end;

Cuya salida es:

Cabe destacar que el uso del formato pbm es más que un requerimiento; es una facilidad.

Estructura lexicográfica

En Retina, cada lexema esta separado por un espacio en blanco y un espacio en blanco se considera a todo espacio, salto de línea y tabs. Cabe destacar que los espacios en blanco son ignorados.

A partir de un caracter numeral (#) hasta el salto de línea, será considerado como un espacio en blanco. A menos que éste se encuentre un literal de cadena de caracteres.

Literales y tipos de datos

Boolean

Las expresiones true y false pertenecen al tipo boolean, y son los únicos valores de este tipo.

Number

Los literales numéricos son construidos por una cadena de al menos un dígito (parte entera). Opcionalmente dicha cadena puede ser seguida por un punto (.) y otra cadena de al menos un dígito (parte fraccional). La representación de todo número será en base decimal y será perteneciente al tipo number.

La imagen

En Retina, similar a Logo, existe una tortuga (cursor) al cual se le indica su movimiento en un plano cartesiano. No existe un tipo que represente una imagen, cada programa genera una única imagen.

Instrucciones de movimiento

Cada programa en Retina, inicia con el cursor en la posición (0,0) del plano cartesiano, viendo hacia la región positiva del eje de las ordenadas (arriba).

• home(): sitúa el cursor en la posición (0,0).
• openeye(): todo movimiento a partir de esta instrucción será marcado. En un principio, todo programa de Retina irá marcando el movimiento del cursor.
• closeeye(): todo movimiento a partir de esta instrucción no se marcará.
• forward(number): avanza el cursor el número pasos pasado como parámetro.
• backward(number): retrocede el cursor el número pasos pasado como parámetro.
• rotatel(number): rota el cursor sentido antihorario el número de grados pasado como parámetro.
• rotater(number): rota el cursor sentido horario el número de grados pasado como parámetro.
• setposition(number,number): posiciona el curso en el punto (x,y) del plano, donde el primer parámetro corresponde a la componente x y segundo parámetro a la componente y.
• arc(number,number): dibuja un arco de n grados y radio r, quedando el cursor equidistante a todo punto del arco; sin marcar más que el centro y el arco. A continuación, un ejemplo de como se vería un arco de 180 grados y de radio 50; partiendo de la posición inicial.
  • 

Identificadores

El identificador de una variable se forma por una cadena de caracteres de longitud arbitraria. Los caracteres permitidos van desde a hasta z, incluyendo sus respectivas mayúsculas, además de dígitos y el caracter guión bajo (_). Los identificadores no pueden comenzar con un dígito, guión bajo o un caracter en mayúscula, cabe acotar que los identificadores son sensibles a minúsculas y mayúsculas.

Expresiones

Las expresiones están constituidas por variable, valores numéricos, booleanos y operadores. En el caso de una variable, al momento de acceder a su valor, independiente de su tipo, la misma debe haber sido declarada. Partiendo de una expresión e, de tipo cualquiera, se puede construir la expresión (e) y ambas van a producir el mismo valor, es decir, evaluar (e) conlleva a evaluar a e.

Operadores lógicos

A continuación se listan operadores que forman expresiones de tipo boolean a partir de operandos de tipo boolean. La precedencia de los operadores va desde la más alta a la más baja.

• not. Operador prefijo con asociatividad derecha. El valor correspondiente a la expresión formada será el contrario del operando.
• and. Operador infijo con asociatividad izquierda. El valor correspondiente a la expresión formada será la conjunción de los valores de cada operando.
• or. Operador infijo con asociatividad izquierda. El valor correspondiente a la expresión formada será la disyunción de los valores de cada operando.

Operadores de comparación

A continuación se listan operadores que forman expresiones de tipo boolean a partir de operandos de tipo number. Todos son operadores infijos y la precedencia de los operadores es la misma pero es menor al operador not, y mayor al operador and y or.

• ==. Si ambos operandos son iguales, el valor de la expresión formada será true.
• /=. Si ambos operandos son desiguales, el valor de la expresión formada será true.
• >=. Si el operando izquierdo es mayor o igual al derecho, el valor de la expresión formada será true.
• <=. Si el operando izquierdo es menor o igual al derecho, el valor de la expresión formada será true.
• >. Si el operando izquierdo es mayor estricto al derecho, el valor de la expresión formada será true.
• <. Si el operando izquierdo es menor estricto al derecho, el valor de la expresión formada será true.

Para toda expresión formada por cualquiera de estos operadores, ésta será evaluada de izquierda a derecha. Además, los operadores == y /= también pueden formar expresiones a partir de operandos de tipo boolean.

Operadores aritméticos

Estos operadores forman expresiones a partir de operandos de tipo number y al ser evaluados producen un valor de tipo number. Estos operadores tienen mayor precedencia que los operadores de comparación. Se listan desde el operador con mayor precedencia.

• -
  • Operador prefijo.
  • Asociativo. Evalúa de derecha a izquierda.
  • Tiene la misma precedencia que el operador not.
  • Evaluar la expresión formada por el operador y una expresión numérica e corresponderá al aditivo inverso de e.
• *,/, %, div y mod
  • Operadores binarios.
  • Asociatividad izquierda. Evalúa de izquierda a derecha.
  • * corresponde a la producto entre los operandos.
  • / y % corresponden a la división exacta y resto exacto entre los operandos, respectivamente. En caso de que el operando derecho sea 0, habrá error.
  • div y mod corresponden a la división entera y resto entero entre los operandos, respectivamente. En caso de que el operando derecho sea 0, habrá error.
• + y -
  • Operadores binarios.
  • Asociatividad izquierda. Evalúa de izquierda a derecha.
  • + y - corresponden a la suma y resta entre los operandos respectivamente.

Instrucciones y Control de flujo

Retina hace uso de secuencias de instrucciones para realizar sus operaciones, así como estructuras de control que a su vez pueden contener sencuencias de intrucciones; además es posible que existan bloques anidados.

Entrada

Teniendo un identificador i, asociado a un tipo de dato t en Retina, es posible leer una linea desde la entrada estandar del programa usando la instrucción read i;. Convirtiendo la linea recibida en un valor del tipo t y asociando dicho valor con el identificador i. Las conversiones exitosas serán las siguientes.

• De tipo booleano, si los datos de entrada son exactamente true o false.
• De tipo numérico, si los datos de entrada corresponden a un literal numérico de Retina. Ej. 27, 37.73

Salida

La instricción write x1, x2, ..., xn;, donde xi puede ser una cadena de caracteres encerrada entre comillas dobles o una expresión de cualquier tipo, recorre la secucuencia de elementos de izquierda a derecha e imprimiendo cada elemento en pantalla; esta secuencia no puede ser vacia. Además, existe la instrucción writeln, que realiza la imprisión descrita previamente y adicionalmente imprime un salto de linea al final.

La cadena de caracteres, o literal de string, es una secuencia de caracteres imprimibles encerrada en comillas dobles ("). Además, en dicha secuencia no es posible que exista un salto de linea, comillas dobles o backslashes (\) a no ser de que estén escapados, es decir, \n, \\ y \".

Asiganación

Dado un identificador i y una expresión e de un tipo t, se puede formar una instrucción de asignación i = e;. El identificador i debe haber sido declarado con el mismo tipo t de la expresión, en caso contrario debe arrojarse un error.

Bloque y alcance

Es posible formar una instrucción de bloque with ds do is end;, donde ds es una secuencia declaraciones, la cual es opcional, y is es una secuencia de instrucciones separadas por ;. Es posible indicar, en una misma linea, varias declaraciones a un mismo tipo; sólo si no se inicializa explicitamente alguna de las variables.

with
    number i;
do
    i = 27;
    writeln i + 13;
end;

Toda declaración de variable sin inicialización explícita tendrá una inicialización por defecto, si una variable es declarada como boolean o number, su valor por defecto será false o 0 respectivamente. Las inicializaciones explícitas se comportarán similar a una asignación.

La secuencia de declaraciones genera un contexto donde hace disponible cada variable del tipo declarado asociado a un identificador y no estarán disponibles fuera de ese contexto. Dicho contexto es alcanzable para toda instrucción o expresión dentro de la secuencia de instrucciones. En el caso de que haya una instrucción de bloque dentro de la secuencia de instrucciones de otro bloque y exista una declaración con un mismo identificador, la asociación interna va a sustituir a la externa.

with
    number i;
do
    i = 27;
    with
        number i = 37;
    do
        write i; # Imprime 37
    end;
    wrtie i; # Imprime 27
end;

Es importante resaltar que sería un error tener dos declaraciones para un mismo identificador dentro de un mismo contexto.

Instrucciones condicionales

Es posible tener una instrucción condicional con una secuencia de instruciones is y una expresión e de tipo boolean. Donde is será ejecutada sólo si e produce el valor true.

if e then is end;

En un caso completo, teniendo e, una expresión de tipo boolean, y dos secuencias de instrucciones is1 y is2, puede construirse una instruccion condicional. Dependiendo del valor producido por la expresión e se ejecutarán las instrucciones de is1 o is2, si e produce true o false respectivamente.

if e then is1 else is2 end;

Iteración

Iteración indeterminada

Dada una expresión e de tipo boolean y una secuencia de instrucciones is, se ejecutarás las instrucciones en is mientras e devuelva el valor true.

while e do is end;

Iteración determinada

A partir de un identificador i, y dos expresiones b y t de tipo number. Se puede formar una instrucción de iteración determinada for i from b to t by ii do is end;. Donde b <= i <= t y en el caso de que el intervalo sea vacío, no ocurrirá ninguna iteración. ii sería el incremento aplicado a i al final de cada iteración.

Es posible formar una instrucción de iteración determinada sin especificar el incremento para cada iteración. En este caso, sólo se incrementará el contador por 1 y se aplicará la función piso sobre cada cota. Puede ver un ejemplo a continuación.

program
    with
        number i;
    do
        for j from 1.5 to 4.5 do
            write j, " ";
        end;
    end;
end;

El programa imprime 1 2 3 4 por la salida estandar.

Es posible traducir una iteración determinada en una iteración indeterminada. Tomando como ejemplo el programa anterior, podría reescribirse de la siguiente manera.

program
    with
        number i;
    do
        with
            number j = 1;
        do
            while j <= 4 do
                write j, " ";
                j = j + 1;
            end;
        end;
    end;
end;

Caso particular repeat

Se puede construir una iteración determinada repeat n times is end; como un caso particular de for, con una expresión n de tipo number y una secuencia de instrucciones is. Dicha instrucción es equivalavente a for i from 1 to n do end; pero no existe un contador.

Funciones

En Retina es posible definir una función con una secuencia de especificaciones de parametro ps, un identificador i y una secuencia de instrucciones is, de la forma func i(ps) begin is end;.

func circle(number radio)
begin
    arc(360, radio);
end;

La secuencia de paramentros puede ser vacía, cada parametro estará separado por una coma , y serán de la forma t p. Donde t es el tipo y p es el identificador del parámetro.

Opcionalmente se puede especificar un tipo de valor de retorno usando el lexema -> y un tipo cualquiera, como se muestra a continuación.

func plus(number op1, number op2) -> number
begin
    return op1 + op2;
end;

Puntos importantes:

• Es posible tener llamadas anidadas de funciones.
• Se podrá llamar a toda función especificada antes de la llamada.
• Toda función puede tener efecto sobre la imagen generada.
• No es posible que exista co-recursión.