灵机 · Animac是Scheme程序语言的一个解释器实现，能够在MCU、Web浏览器、PC和服务器等各类宿主环境中运行。Animac不遵守RnRS标准。Animac可将JavaScript子集转译为Scheme解释执行。
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| 🔻运行在 M5 Tab5 (ESP32-P4) 上的手持终端 |
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| 🔻运行在浏览器上的编辑器和调试器 |
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| 🔻系统框图 |
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- 参考但是不遵守RnRS标准。
- 支持Scheme核心子集，包括S表达式、作为一等公民的函数、词法作用域和列表等。
- 作为一等公民的计算续体（continuation）、
call/cc和dynamic-wind。 - 卫生宏（
syntax-rules）。 - 自动尾调用优化。
- 模块机制。
Scheme语言特性速览
; 引入列表操作高阶函数
(import List "list.scm")
; 声明使用本地库
(native System)
(native Math)
;; 词法作用域
(define free 100)
(define foo (lambda () `(,free))) ; 准引用列表也是词法作用域的
(define bar (lambda (free) (foo)))
(bar 200) ; 输出(100)，而不是(200)
;; 函数作为第一等公民
(List.reduce '(1 2 3 4 5 6 7 8 9 10) + 0) ; 55
(List.map '(-2 -1 0 1 2) Math.abs) ; (2 1 0 1 2)
(List.filter '(0 1 2 3) (lambda (x) (== 0 (mod x 2)))) ; (0 2)
;; 原生循环结构和花括号表达式（begin的语法糖）
;; 注意：循环体内并非如同JavaScript的块作用域
(define sum 0)
(define i 1)
(while (<= i 100) {
(set! sum (+ sum i))
(set! i (+ i 1))
})
(display sum) ;; 输出5050
;; Quine（自己输出自己的程序）
((lambda (x) (cons x (cons (cons quote (cons x '())) '()))) (quote (lambda (x) (cons x (cons (cons quote (cons x '())) '())))))
;; 续体和`call/cc` (Yin-yang puzzle)
(((lambda (x) (begin (display "@") x)) (call/cc (lambda (k) k)))
((lambda (x) (begin (display "*") x)) (call/cc (lambda (k) k))))
; Output @*@**@***@**** ...
;; 卫生宏。注意Animac原生不支持各种let
(define-syntax mylet
(syntax-rules ()
((mylet ((name val) ...) body1 body2 ...)
((lambda (name ...) body1 body2 ...) val ...))))
(mylet ((a "人类的本质") (b "是") (c "复读机"))
(display a)
(display b)
(display c)) ;; 人类的本质是复读机
- 作为一等公民的函数、词法作用域、数组。
if条件结构、while循环结构。- 暂不支持语法层面的Object。
- 双栈式虚拟机。Scheme代码被编译成中间语言代码，在虚拟机上执行。
- 基于VM内建事件循环的异步多任务（虚拟机进程）机制。
- 通过VM内建FIFO实现进程间通信。
- 基于预分配内存池的自动内存管理和垃圾回收（标记-清除和标记-压缩）。
- 提供本地宿主接口机制。类似于JNI，用于实现Animac与宿主环境的互操作。
- 提供字符串、散列表、数学函数、系统工具等多种预置本地宿主函数库。
# 拉取仓库到本地
git clone https://github.com/bd4sur/Animac.git
cd Animac
# 构建
make
# 运行
./main <path/to/code.scm>
请先安装最新版Node.js和TypeScript编译器。
# 拉取仓库到本地
git clone https://github.com/bd4sur/Animac.git
# 进入typescript目录
cd Animac/typescript
# 构建
node build.js
# 运行
node build/animac-cli.js
也可以直接打开index.html在浏览器中使用。
全部测试用例位于 test 目录，主要包括3个用例集合和两个较大规模的单独的测试用例，详情如下。
big_int.scm：基于卷积定理的大整数乘法。用于测试本地库和模块机制。blink.scm：通过文件操作控制GPIO，使LED闪烁。用于测试文件操作本地库。brainfuck.scm：Brainfuck解释器，其中所有循环和递归均通过Y组合子实现。calculator.scm：中缀表达式解析器。calendar.scm：输出月历。church_encoding.scm：λ演算的Church编码。coroutine.scm：生产者消费者问题。通过call/cc实现“轻量级进程”机制，借助生产者消费者问题来演示单个虚拟机线程内实现关键资源的无锁并发操作。deadlock.scm：（废弃）死锁模拟。基于虚拟机提供的多线程机制，模拟多个线程在访问共享资源（端口）时产生的死锁现象。factorial.scm：阶乘。用于测试语言核心和尾调用优化。fft.scm：快速傅里叶变换。用于测试数学本地库和语言核心。generator.scm：生成器演示。用于测试call/cc。interpreter.scm：在 The Little Schemer 书中实现的简单解释器。list.scm：各类列表操作和排序算法。man_or_boy.scm：Knuth提出的 Man or Boy test。用于测试词法作用域和闭包机制。mlp.scm：多层感知机模型的随机梯度下降训练和验证，用于解决鸢尾花分类问题。nano_llm_infer.scm：自制Nano语言模型推理的纯Scheme实现，包括自回归文本生成和AI排序算法。nano_llm_infer_native.scm：自制Nano语言模型推理的JavaScript本地库实现，通过本地接口机制供Scheme调用。nano_llm_model.scm：自制Nano语言模型权重，以base64格式的字符串形式存储在Scheme代码中。quasiquote.scm：测试“准引用列表”。quicksort.scm：快速排序。quine.scm：Quine（蒯因），自己输出自己的程序。shudu.scm：基于递归的数独求解算法。sleepsort.scm：睡眠排序，这是一种幽默的排序算法，旨在测试异步回调函数。tls.scm：在 The Little Schemer 书中实现的部分简单函数。yinyang.scm：Yin-yang puzzle。yinyang_cps.scm：Yin-yang puzzle 的CPS实现。
Animac是什么？不是什么？
- Animac是实验性的玩具系统，并非健壮可靠的软件产品。Animac贯彻“代码即文档”的精神，将关键设计思想固化在人类可读、机器可执行的代码中。代码风格直白第一，不刻意采用所谓设计模式和最佳实践。
- Animac是最小可用系统(MVP)。Animac认同Scheme语言“小内涵、大外延”的极简主义哲学，不贪图大而全和酷炫的特性集合。Animac暂不关注安全、质量、性能等问题，除非感兴趣。
- Animac是自持的、具体而微的系统。Animac尽可能减少任何外部依赖，尽量不使用第三方库。Animac希望、但是不尝试实现语言的自举。
特性规划：
| 特性 | 优先级 | 状态 |
|---|---|---|
| 数学库和CAS | ★★★ | 正在研究 |
| 自动CPS变换 | ★★☆ | 挂起 |
| 显式类型和类型系统 | ★☆☆ | 挂起 |
- 2017~2018年：预先研究，开发多个技术验证原型，覆盖Eval-Apply直译AST、Scheme翻译到JavaScript、中间语言VM等技术路线。
- 2019年1月：Animac启动开发，使用JavaScript。
- 2019年10月5日：发布TS版第1个基线版本。
- 2023年9月2日：发布TS版第2个基线版本。这一版增加了若干重要本地库。
- 2025年7月：实现自动垃圾回收、网页可视化调试器，增加LLM等大量测试用例。
- 2026年6月10日：启动Animac的C语言开发。这是第一个完全AI辅助开发的个人项目。
- 2026年7月上旬：C语言重写基本完成，增加大量重要特性，成功在ESP32上部署运行。
<SourceCode> ::= (lambda () <TERM>*) CRLF
<Term> ::= <SList> | <Lambda> | <Quote> | <Unquote> | <Quasiquote> | <Identifier>
<SList> ::= ( <SListSeq> )
<SListSeq> ::= <Term> <SListSeq> | ε
<Lambda> ::= ( lambda <ArgList> <Body> )
<ArgList> ::= ( <ArgListSeq> )
<ArgListSeq> ::= <ArgIdentifier> <ArgListSeq> | ε
<ArgIdentifier> ::= <Identifier>
<Body> ::= <BodyTerm> <Body_>
<Body_> ::= <BodyTerm> <Body_> | ε
<BodyTerm> ::= <Term>
<Quote> ::= ' <QuoteTerm> | ( quote <QuoteTerm> )
<Unquote> ::= , <UnquoteTerm> | ( unquote <QuoteTerm> )
<Quasiquote> ::= ` <QuasiquoteTerm> | ( quasiquote <QuoteTerm> )
<QuoteTerm> ::= <Term>
<UnquoteTerm> ::= <Term>
<QuasiquoteTerm> ::= <Term>
<Identifier> ::= IDENTIFIER
- R Kelsey, et al. Revised^5 Report on the Algorithmic Language Scheme. 1998.
- D P Friedman, M Wand. Essentials of Programming Panguages. 3rd Edition. 2001.
- G Springer, D P Friedman. Scheme and the Art of Programming. 1989.
- H Abelson, G J Sussman. Structure and Interpretation of Computer Programs. 2nd Edition. 1996.
- A V Aho, M S Lam, et al. 编译原理. 第2版. 赵建华等译. 2009.
- D P Friedman, M Felleisen. The Little Schemer. 1995.
- D P Friedman, M Felleisen. The Seasoned Schemer. 1995.
- B C Pierce. Types and Programming Languages. 2002.
- G L Steele. Rabbit: A Compiler for Scheme. 1978.
- R K Dybvig. Three Implementation Models for Scheme. 1987.
- O Danvy, A Filinski. Representing Control: A Study of the CPS Transformation. 1992.
- C Flanagan, A Sabry, B F Duba, M Felleisen. The Essence of Compiling with Continuations. 1993.
- R A Kelsey. A Correspondence between Continuation Passing Style and Static Single Assignment Form. 1995.
- O Danvy. Three Steps for the CPS Transformation. 1992.
Animac，是自创的合成词，由拉丁语词汇Anima“灵魂”和Machina“机器”缩合而成，寓意“有灵魂的机器”。汉语名称为“灵机”，从“灵机一动”而来，也暗示本系统与图灵机的计算能力等价。
图标是六元环状图形，表示Eval-Apply循环。相邻的两边，形如“λ”，表示λ-calculus。六边形暗示本系统起初基于Node.js实现。图形整体呈现出彭罗斯阶梯的形状，表达“无限循环”的意思。
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