pscm cc
pscm cc 是 PikachuHy's Scheme 的 C++ 实现版本，代码规模约 14000+ 行（42 个源文件）。该版本参考 Guile 1.8，基于 setjmp/longjmp 实现了 continuation 支持，并完整实现了模块系统和文件加载功能。
WARNING
pscm 依然处于非常简陋的状态
设计目标
利用有限的 C++ 特性实现一个精简版本的 Guile 1.8，保留驱动 TeXmacs 所需的必要特性。
📋 详细功能列表和开发规划：请参考 pscm_cc 功能现状与开发规划
核心架构
类型系统
- 统一类型：所有值都是
struct SCM（内部为void*） - 类型转换：通过
cast<Type>(scm)转换为具体类型，通过wrap(type)包装为SCM - 支持类型：19 种数据类型（
NONE,NIL,LIST,NUM,FLOAT,RATIO,CHAR,STR,SYM,BOOL,PROC,FUNC,CONT,MACRO,HASH_TABLE,VECTOR,PORT,PROMISE,MODULE） - 源位置跟踪：每个 AST 节点携带可选的源位置信息（文件名、行号、列号），用于错误报告
数据结构
- 列表：使用
SCM_List链表实现，支持 dotted pair - 环境：链表结构，通过
parent指针实现词法作用域链 - 哈希表：链式哈希表，支持
eq?、eqv?、equal?三种比较方式 - 向量：固定长度数组，支持随机访问
求值器
- 尾递归优化：使用
goto减少栈深度 - 模块化设计：每个特殊形式独立文件，统一接口在
eval.h声明 - 支持的特殊形式：
define,lambda,if,cond,case,and,or,begin,let/let*/letrec,do,for-each,map,quote,quasiquote,apply,call/cc,call-with-values,dynamic-wind,delay,define-module,use-modules,export,define-public等 - 宏系统：
define-macro支持定义宏，支持 dotted pair 参数列表；macroexpand-1和macroexpand用于调试宏展开
Continuation 实现
- 机制：基于
setjmp/longjmp，通过栈复制保存和恢复执行上下文 - 动态 wind：支持
dynamic-wind，在 continuation 跳转时执行 before/after thunk - 模块状态保存：continuation 会保存和恢复当前模块上下文，确保变量查找正确
- 打印格式：
#<continuation@地址>
解析器
- 实现：从零实现的递归下降解析器
- 语法支持：完整的 Scheme 语法（数字、符号、字符串、布尔值、列表、引号、准引用、点对、注释）
- 特殊处理：支持
1+和1-作为符号（避免被解析为数字和运算符） - 错误报告：包含文件名、行号、列号的清晰错误信息
C/C++ 函数注册
兼容 Guile 1.8 接口，支持三种注册方式：
- 固定参数：
scm_define_function(name, req, opt, rst, func_ptr) - 泛型函数：
scm_define_generic_function(name, func_ptr, init_val)（如+、*） - 可变参数：
scm_define_vararg_function(name, func_ptr)（如list、apply）
内置函数
支持丰富的内置函数，包括：
- 类型检查：
procedure?,boolean?,null?,pair?,char?,number?等 - 列表操作：
car,cdr,cons,list,append,set-car!,set-cdr!等 - 数字运算：
+,-,*,/,expt,abs,gcd,lcm等（支持整数、浮点数、分数混合运算） - 字符串操作：
string-length,make-string,string-ref,string-set!,string=?,string<?,string<=?,substring,string-append,string->list,list->string,display,write等 - 字符操作：
char=?,char<?,char>?,char<=?,char>=?,char-upcase,char-downcase,char->integer,integer->char等 - 向量操作：
make-vector,vector-length,vector-ref,vector-set!,vector->list,list->vector等 - 哈希表：完整的哈希表操作集（创建、设置、获取、删除、遍历）
- 端口操作：
open-input-file,open-output-file,open-input-string,open-output-string,read,read-char,peek-char,write-char,eof-object?,char-ready?,call-with-input-file,call-with-output-file等 - 系统操作：
exit等 - 延迟求值：
delay,force（Promise 支持） - 模块操作：
current-module,set-current-module,resolve-module,module-ref,module-bound?等 - 文件加载：
load,primitive-load（支持%load-path路径搜索） - 宏调试工具：
macroexpand-1,macroexpand（用于调试宏展开） - 其他：
gensym,not,eval,equal?,eq?,eqv?等
代码组织
模块划分
- 核心：
pscm.h（类型定义）、eval.h（求值接口）、eval.cc（主求值器） - 特殊形式：
do.cc,cond.cc,case.cc,map.cc,apply.cc,quasiquote.cc,macro.cc,let.cc,for_each.cc,values.cc,delay.cc,define.cc（and和or在eval.cc中实现） - 内置函数：
predicate.cc,number.cc,list.cc,string.cc,char.cc,eq.cc,alist.cc,hash_table.cc,vector.cc,port.cc,exit.cc - 模块系统：
module.cc（模块定义、查找、导入导出）、load.cc（文件加载） - 基础设施：
parse.cc（解析器）、print.cc（打印）、continuation.cc（continuation）、environment.cc（环境）、source_location.cc（源位置）、dynwind.cc（dynamic-wind）
错误处理
- 统一使用
eval_error函数 - 错误信息包含完整源位置
- 宏展开时自动传播源位置
- 调用栈追踪：自动追踪表达式求值路径，错误时显示完整调用栈（最多 20 层）
- 增强的错误报告：包含表达式类型、值、源位置和完整求值上下文
已知限制
- 内存管理：未实现垃圾回收（GC），所有分配的内存不会释放，存在内存泄漏风险
- 错误处理：多数情况下直接
exit(1)，缺少优雅的错误恢复机制（已有调用栈追踪） - 性能：环境查找使用线性搜索（O(n)），符号比较使用
memcmp - 缺失功能：Guile API 兼容层（C API 接口）、垃圾回收机制等
下一步计划
高优先级
- 实现垃圾回收机制
- Guile API 兼容层（C API 接口）
中优先级
- 错误处理机制（异常捕获，当前已有调用栈追踪）
- 模块系统完善（公共接口、延迟绑定等高级特性）
已实现功能
模块系统 ✅
- 模块定义：
define-module支持模块命名和选项 - 模块使用：
use-modules支持从其他模块导入符号 - 模块导出：
export和define-public支持符号导出 - 模块查找：支持从模块的
obarray、uses列表和根模块中查找变量 - 模块解析：
resolve-module支持从文件系统加载模块（通过%load-path） - 模块查询：
module-ref、module-bound?等查询函数
文件加载 ✅
- 文件加载：
load和primitive-load支持加载 Scheme 文件 - 路径搜索：支持
%load-path变量，可配置模块搜索路径 - 模块集成：加载文件时自动处理
define-module，支持模块文件自动加载