Write Yourself a Scheme in 48 Hours/Building a REPL

原文。
https://en.wikibooks.org/wiki/Write_Yourself_a_Scheme_in_48_Hours/Building_a_REPL

目前为止，我们已经能够计算从命令行中读取的单句表达式并将结果打印出来了。这对一个计算器来说已经够了，但离大部分心中所想的“编程”还有一些距离。我们希望能够定义函数和变量并在之后进行使用。但在这之前，我们需要构建一个能够执行多个语句而不退出程序的系统。

与之前一次性执行整个程序不同，我们这次需要构建一个REPL（读取->求值->打印的循环）。它会以交互的方式每次都会从控制台读入一个表达式并将执行得到的结果打印在表达式之后。后面的表达式能够引用之前表达式中设置的变量（在下一章之后我们就能够这么做了），让你能够这样来构建你自己的函数库。

首先我们需要导入一些额外的IO函数。在程序开头添加以下内容：

import System.IO

接下来，我们定义一些辅助函数来简化我们的IO任务。我们需要一个打印出字符串然后立刻将输出流清空的函数；不然的话，输出的内容依然会保存在缓冲区中这样用户就不会看到提示符或是结果：

flushStr :: String -> IO ()
flushStr str = putStr str >> hFlush stdout

接下来，我们创建一个打印出提示符然后读入一行输入的函数：

readPrompt :: String -> IO String
readPrompt prompt = flushStr prompt >> getLine

现在我们让代码对字符串进行解析和求值，将主函数中的错误捕获起来并在函数内部进行处理：

evalString :: String -> IO String
evalString expr = return $ extractValue $ trapError (liftM show $ readExpr expr >>= eval)

然后写一个对字符串进行计算然后打印出结果的函数：

evalAndPrint :: String -> IO ()
evalAndPrint expr =  evalString expr >>= putStrLn

现在是时候把它们都串联起来了。我们想要在一个无限的循环中每次都读取输入，调用函数，然后将结果打印出来。内置的interact函数基本上能做到除了循环以外的所有事情。但如果使用一个sequence . repeat . interact的组合，我们就会得到一个无限的循环，但却没办法从中退出去了。所以我们需要在其中启动我们自己的循环：

until_ :: Monad m => (a -> Bool) -> m a -> (a -> m ()) -> m ()
until_ pred prompt action = do 
   result <- prompt
   if pred result 
      then return ()
      else action result >> until_ pred prompt action

后面带有下划线的名字是Haskell里的一个典型的命名规范，表达不断重复却没有返回值的Monad函数。until_读取一个用来表示何时停止的断言，一个在test前会执行的操作，以及一个会返回对输入进行处理的操作的函数。后两个参数可以对任意的Monad适用，而不仅仅限制于IO Monad，这就是我们使用一个带有类型限制Monad m =>的变量m来表示它的类型的原因。

注意，和递归函数一样，我们也能够定义递归的操作。

现在所有的部件都已经准备完毕了，我们可以轻松写出我们的REPL：

runRepl :: IO ()
runRepl = until_ (== "quit") (readPrompt "Lisp>>> ") evalAndPrint

修改我们的主函数，让它既能够执行单个的表达式，也能够进入一个会连续对输入的表达式进行计算直达我们输入quit才退出的REPL：

main :: IO ()
main = do args <- getArgs
          case length args of
               0 -> runRepl
               1 -> evalAndPrint $ args !! 0
               otherwise -> putStrLn "Program takes only 0 or 1 argument"

编译并运行程序，然后试试看：

$ ghc -package parsec -fglasgow-exts -o lisp [../code/listing7.hs listing7.hs]
$ ./lisp
Lisp>>> (+ 2 3)
5
Lisp>>> (cons this '())
Unrecognized special form: this
Lisp>>> (cons 2 3)
(2 . 3)
Lisp>>> (cons 'this '())
(this)
Lisp>>> quit
$