在编程语言设计领域，小型语言的实现不仅是理解语言理论的重要途径，更是锻炼工程能力的绝佳练习。本文聚焦于一种只包含布尔值和对偶类型（pairs）的简易函数式语言，详细讲解其解析器和解释器的设计与实现原理。该语言具有简单的语法定义，允许函数定义多条规则且规则间模式互斥，且调用函数时需严格按照参数个数全应用。本文的内容基于Mark Seemann的单文件Haskell脚本代码，结合实际使用经验，深入分析语言的语法表示、解析器实现、模式匹配策略和求值机制。同时，还介绍了循环检测技术，确保语言执行的终止性。该语言的特点和实现方法不仅适合初学者理解函数式语言的基础概念，也为从业者提供了参考示例和借鉴。
语言的语法采用巴科斯-诺尔范式（BNF）定义，Program由一组至少一条Function组成，每条Function包含函数名标识符、一组模式Pattern和函数体表达式Exp。具体的Pattern包括变量模式、布尔常量模式（true、false）和两两嵌套成对的对偶模式。表达式Exp同样包括变量表达式、布尔常量和函数调用。标识符区分大小写，函数名由小写字母组成，变量名由大写字母组成。解析器部分运用Haskell的强大解析库Parsec构建，实现了对上述语言的文本输入的精准识别。每个语法成分都对应一个独立的解析器组件，通过try和组合子等技巧实现正确的优先级和回溯控制。
举例来说，函数定义解析器首先提取函数标识符，然后逐一解析函数参数的模式，直到遇到“=”符号，之后再解析表达式，从而完成一条规则的解析。针对复杂的元组模式和表达式，解析器使用递归调用对应的解析函数，并利用between和sepBy1等Parsec组合子提高解析代码的简洁性与可读性。解析完成后构造抽象语法树（AST），其中Program用非空列表表示，Function结构体包含函数名、参数模式列表和函数体表达式。模式和表达式数据类型采用代数数据类型（ADT）定义，详尽表示所有可能构造。除了源程序的解析，为方便直接在命令行输入调用参数，额外定义了Arg类型表示程序运行时的具体值，支持嵌套的布尔与对偶结构，并开发了对应的解析器。执行流程中，首先根据输入调用入口Entry确定目标函数及参数，然后利用tryMatch函数依次尝试匹配函数的多条规则。
tryBind函数负责具体的模式绑定操作：它将函数参数模式与调用参数逐一对比，成功则返回变量名与具体值的绑定环境环境environment，失败则返回错误提示。该实现体系保证了参数与模式的完全匹配，禁止部分应用和重叠模式。解释器通过eval函数执行表达式求值，其中采用了环境查找变量绑定、常量直接映射、函数调用递归执行的方式。值得注意的是，提供了基于Set集合的数据结构存储已观察的函数调用（函数名及参数）的签名，从而实现了循环检测：当执行过程中遇到重复的函数调用组合，立即返回“Cycle detected.”错误，防止无限递归导致的非终止。语言的这一属性使其不具有图灵完备性，但增加了对程序终止性的可控保障。示例程序“and”和“alltrue”展示了布尔逻辑与对偶类型递归运算的能力，可在REPL环境或源文件中执行。
更复杂的如“evenodd”程序实现了通过递归判断输入结构中布尔值个数奇偶性的逻辑。运行命令系统允许用户将函数源码和调用表达式传入，完成程序的解析、匹配、求值及结果显示。输出格式化经过专门设计，保持与输入调用格式一致，提升使用体验。除了语义与代码结构解析，本文也讨论了构造无测试代码时的实践权衡、解析技术的改进可能（如利用between和sepBy1的组合器优化）以及实际代码使得语言设计与实现的步骤变得直观易懂的心得。用户可在GHCi环境下灵活加载程序文件，实现交互式验证。总体而言，此小型解析器和解释器实例是对函数式编程语言设计、静态语法处理、动态模式匹配和递归求值机制的生动呈现。
它不仅帮助梳理语言规范与实际编码之间的桥梁，也为学习者和研究人员提供了一份清晰的参考蓝本，助力理解如何从语法定义到运行时行为一条龙完成一门语言简单但完整的诞生过程。未来在此基础上，可以进一步研究添加数据类型扩展、复杂模式组合、高阶函数支持及优化执行时间和内存占用等方向。
