[科普中国]-自循环解释器

自循环解释器最早出现于约翰·麦卡锡的Lisp 1.5版定义，其中麦卡锡以Lisp语言的功能来描述Lisp的解释规则。

简介自循环解释器（英语：Meta-circular evaluator）是元解释器（Metainterpreter，或Self-interpreter）的一种。自循环解释器不仅是在解释型语言中写成（如Scheme的自循环解释器是在Scheme中写成），而且通过底层语言的功能来实现解释型语言的功能。因此，自循环解释器不需担心如何具体实现任何功能，而只需处理语言读入与解释，所以尤其适合作为教育用途。自循环解释器一般在同像（即程序与数据为同一格式，如Lisp）的语言中出现。1

Eval/Apply循环著名计算机科学教科书《计算机程序的构造和解释》详细研究了一个Scheme语言的自循环解释器。此书中的解释器包含两个主要元素：

Eval，即将一个表示式转换为其取值的函数。

Apply，即将一个函数调用转换为其返回值的函数。

这两个元素互相调用，并最终将整个程序转换为其取值。1

实例例如以下简单的Scheme表示式（假设square是一个内置函数，其返回值为参数的平方）：

(+ (square 2) (square 3))

其解释过程如下：

解释器首先将整个程序传入Eval，而Eval辨认出整个程序是一个函数调用（被调用的函数是“+”，或加法函数）。因此，Eval会调用Apply来处理这一调用。

Apply收到被调用函数为“+”，参数分别为(square 2)与(square 3)。因此，Apply分别调用Eval来处理这两个参数。

Eval收到表示式为(square 2)，这是一个函数调用。因此Eval调用Apply。

Apply收到被调用函数为“square”，参数为2（注意：这里的“2”仅仅是一个符号，而不是数字）。现在Apply会调用Eval，将符号“2”转换为数值2。Apply随后调用square函数，并返回4。同样地，Eval处理(square 3)并返回9。

现在解释器回到了Apply函数，处理“+”的调用。现在Apply函数有了参数的具体取值（分别为4和9），并调用“+”函数而返回13。

Eval函数收到返回值13，这个值是整个表示式的取值。注意以上过程中自循环解释器并没有关心具体如何实现“+”函数与“square”函数，这些细节都由底层的Scheme来处理。1

解释器解释器（英语：interpreter），是一种计算机程序，能够把高阶编程语言一行一行解释运行。解释器像是一位“中间人”，每次运行程序时都要先转成另一种语言再作运行，因此解释器的程序运行速度比较缓慢。它不会一次把整个程序翻译出来，而是每翻译一行程序叙述就立刻运行，然后再翻译下一行，再运行，如此不停地进行下去。

解释器的好处是它消除了编译整个程序的负担，程序可以拆分成多个部分来模块化，但这会让运行时的效率打了折扣。相对地，编译器已一次将所有源代码翻译成另一种语言，如机器码，运行时便无需再依赖编译器或额外的程序，故而其运行速度比较快。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所