Stak Schemeの紹介

Shibuya.lisp #114

2024年3月28日

自己紹介

  • raviqqe (GitHub, Bluesky)
  • 普段はRustバックエンドエンジニア
  • プログラミング言語が好き

概要

  • Schemeとは
  • Stak Schemeとは
    • Ribbit Schemeとは
    • Stak/Ribbit Schemeの比較
    • デモ
  • 今後の予定

Schemeとは

  • Lispの方言
  • 単純な言語仕様
  • 継続（call/cc）が有名
(display
  (call/cc
    (lambda (continue)
      (continue "Hello, world!"))))

Stak Schemeとは

Stak Schemeとは

実装されている言語機能

  • 標準ライブラリ(scheme base), (scheme read), (scheme write)の大体の手続き
  • 継続 (call/cc)
  • 例外 (raise, guard)
  • マクロ (define-syntax, syntax-rules)
  • ライブラリシステム (define-library, import, export)

Ribbit Schemeとは

  • カナダのMontreal大学で作られたScheme処理系
  • R4RS準拠
  • 小さい
    • 7KBメモリフットプリント
  • 仮想マシン（VM）を色々な言語で実装
    • C, JavaScript, Python, x86アセンブリ等

Stak Schemeの実装

Ribbit Schemeと同じところ

  • Schemeで書かれたバイトコードコンパイラ
  • VM内部では全てがリスト
    • オブジェクトに加え、バイトコードや内部スタックも

Stak Schemeの実装

Ribbit Schemeと異なるところ

  • R7RS準拠が目標
  • Rustで書かれた仮想マシン
    • 命令セットはRibbit Schemeとほぼ同じ
  • Rustとの相互運用性

Rustとの相互運用性

  • RustからSchemeのコードを呼び出し
  • 標準ライブラリが無い環境でも動く （e.g. ブラウザ上、組み込み）
const HEAP_SIZE: usize = 1 << 16;
const BUFFER_SIZE: usize = 1 << 10;

let mut heap = [Default::default(); HEAP_SIZE];
let device = stak_device::FixedBufferDevice::<BUFFER_SIZE, 0>::new(&[]);
let mut vm = stak_vm::Vm::new(&mut heap, stak_primitive::SmallPrimitiveSet::new(device)).unwrap();

const PROGRAM: &[u8] = stak_macro::compile_r7rs!(r#"
    (import (scheme write))

    (display "Hello, world!")
"#);

vm.initialize(PROGRAM.iter().copied()).unwrap();
vm.run().unwrap();

assert_eq!(vm.primitive_set().device().output(), b"Hello, world!");

デモ

https://raviqqe.com/stak/demo

今後の予定

  • evalの実装
  • ファイル操作
  • コンパイラやVMの性能改善
  • Rustオブジェクトの変換
    • RustとScheme間で値を共有

まとめ

  • Stak Scheme処理系
    • Schemeで書かれたコンパイラ
    • Rustで書かれたVM
    • R7RS準拠が目標
    • Rustとの相互運用
  • Scheme処理系作るのは楽しい