PLT - Lecture 10 (part.2)

🔷 Result 기반 인터프리터의 전체 구조 및 동작 원리

📌 1. 기존 문제점: 값만 리턴하는 인터프리터의 한계

기존의 인터프리터는 다음처럼 오직 값만 반환했습니다

racket

(define (interp [expr : ExprC] [env : Env]) : Value
  ...)

하지만 아래 같은 상황에서는 "값만"으론 부족합니다:

racket

(set x 3)
(set x 5)

위 예시처럼 변수에 값을 재할당하는 mutation (상태 변화) 를 표현하려면, 단순히 값만 반환해서는 변경된 메모리 상태(store) 를 추적할 수 없습니다.

🆕 2. 해결책: 결과(Result)를 값과 store로 구성

✅ Result 타입 도입
racket

(define-type Result
  [vs (v : Value) (s : Store)])

v: 계산 결과 (Value)

s: 계산 후의 메모리 상태 (Store)

vs는 value와 store를 하나의 단위로 포장한 결과

🧠 3. 인터프리터 시그니처 변경

✅ 이전
racket

(define (interp expr env) : Value)

✅ 이후 (store 추가 + 결과 타입 변경)
racket

(define (interp [expr : ExprC] [env : Env] [store : Store]) : Result)

이제 인터프리터는 store를 입력으로 받아, 계산된 value와 store를 함께 반환합니다.

🧩 4. 각 표현식 케이스별 구현 변경

✅ numC (숫자 리터럴)
racket

[numC (n)
  (vs (numV n) store)]

숫자를 그대로 numV로 감싸고, store는 바뀌지 않으므로 그대로 반환.

✅ idC (변수)
racket

[idC (n)
  (vs (fetch (lookup n env) store) store)]

env로부터 변수 n의 위치를 lookup

그 위치에서 값을 fetch

값은 반환하되, store는 그대로 유지

✅ lamC (함수 정의)
racket

[lamC (a b)
  (vs (closV a b env) store)]

lambda는 클로저로 평가됨: (closV arg body env)

정의 당시의 환경도 함께 저장해야 나중에 적용 가능

store는 변화 없음

✅ seqC (순차 실행)
racket

[seqC (e1 e2)
  (type-case Result (interp e1 env store)
    [vs (v1 s1)
      (interp e2 env s1)])]

e1을 먼저 평가하여 결과 store인 s1을 얻음

s1을 반영하여 e2를 평가

최종 결과는 e2의 평가 결과

✅ setC (값 할당)
racket

[setC (var val)
  (type-case Result (interp val env store)
    [vs (v s)
      (let ([loc (lookup var env)])
        (vs v (override-store (cell loc v) s)))])]

val을 먼저 평가해 값 v와 store s를 얻음

변수 var의 위치를 lookup

store에 새로운 cell (loc → v)을 추가로 덮어쓰기 (mutation)

업데이트된 store와 함께 값 v 반환

✅ plusC (덧셈)
racket

[plusC (l r)
  (type-case Result (interp l env store)
    [vs (vl sl)
      (type-case Result (interp r env sl)
        [vs (vr sr)
          (vs (num+ vl vr) sr)])])]

l을 먼저 평가하고 store가 sl로 바뀜

그 상태에서 r을 평가해야 하므로 sl을 넘김

최종 결과는 vl + vr, store는 sr로 업데이트된 상태

✅ appC (함수 호출)
racket

[appC (f a)
  (type-case Result (interp f env store)
    [vs (vf sf)
      (type-case Result (interp a env sf)
        [vs (va sa)
          (let ([loc (new-loc)])
            (interp (closV-body vf)
                    (extend-env (bind (closV-arg vf) loc)
                                (closV-env vf))
                    (override-store (cell loc va) sa)))]))]

f를 해석하여 클로저 vf와 store sf 획득

a를 해석하여 인자값 va와 store sa 획득

new-loc을 생성하여 인자 이름 → 위치 바인딩 추가

환경과 store를 확장한 후 클로저 본문 실행

🧾 5. 핵심 연산 요약

연산 설명
lookup name env name → location (Environment)
fetch loc store location → value (Store)
override-store store에 새로운 cell 추가 (앞에 덮어쓰기처럼 붙임)
extend-env 환경에 새로운 바인딩 추가
new-loc 새로운 위치 (메모리 주소) 생성 함수

🧠 정리

Result 타입 도입은 “값 + 상태(store)” 동시 추적을 가능하게 한다.

이제 모든 ExprC는 store를 입력받고, 값을 계산하는 동시에 상태 변경 결과를 함께 출력한다.

이렇게 하면 mutable 상태, 변수 재할당, 순차적 실행 등이 정확히 해석 가능하다.