Introduction

The Brewin standards body has met and has identified a bunch of new improvements to the    Brewin language - so many, in fact that they want to update the language’s name to Brewin++. In this project, you will be updating your Brewin interpreter so it supports these new Brewin++  features. As before, you’ll be implementing your interpreter in Python, and you may solve this  problem using either your original Project #1 solution, or by modifying the Project #1 solution   that we provided (see below for more information on this).

Once you successfully complete this project, your interpreter should be able to run syntactically- correct Brewin++ programs.

So what new language features were added to Brewin++?  Here ’ s the list:

Variable and Typing Changes

Brewin++ now implements static typing1 for all variables. All variables now must be defined         before they are used (like in C++), and a type must be specified in each definition. In addition,    the language must ensure that all variable assignments and expressions have compatible types;

no implicit conversions are allowed.

Here ’ s an example program:

func main void

var int b c d       # b,c, and d are integer variables

assign b 5

var bool e          # e is a boolean variable

assign e "foobar"   # this would be a type error!

endfunc

Scoping Changes

Brewin++ now implements lexical scoping for all variables, just like you’d see in C++. Here’s an example program:

func main void

var int a

assign a 5

if > a 0

funccall print a    # prints 5

var string a        # legal: shadows our original a variable

assign a "foobar"

funccall print a    # prints foobar

var bool b

endif

funccall print a      # prints 5

funccall print b      # Name error: b is out of scope

endfunc

Function Changes

Brewin++ now supports parameters for user-defined functions, and allows arguments to be         passed to these functions by value or by reference. Functions also now must have an explicit     return type. To access the return value from a function, you no longer refer to the result variable, but refer to resulti for integers, resultb for booleans, and results for strings.

Here ’ s an example program:

# Equivalent to: bool absval(int val, int& change_me)

func absval val:int change_me:refint bool

if < val 0

assign change_me * ‐1 val

return True

else

val

endif

endfunc

func main void       var int val output assign val ‐ 5      funccall absval val funccall print "The funccall print "Did

endfunc

output

absolute value is: " output

I negate the input value? " resultb

Brewin++ Language Detailed Spec

The following sections provide detailed requirements for the Brewin++ language so you can       implement your interpreter correctly. Other than those items that are explicitly listed below, all    other language features must work the same as in the original Brewin v1 language. As with        Project #1, you may assume that all programs you will be asked to run will be syntactically         correct (though perhaps not semantically correct). You must only check for the classes of errors specifically enumerated in this document, although you may opt to check for other (e.g., syntax) errors if you like to help you debug.

Variable Changes: Definition and Typing

●   Variables now must be defined before they are used (like C++), and a type must be specified in the definition

○ Valid variable types are: int, bool, string

○ More than one variable may be defined at a time on a line

○ The syntax is:

var type variable1 variable2 … variablen

Examples:

var int alpha beta gamma  # defines alpha, beta and gamma as ints var string delta # defines delta as a string

If an undefined variable is referred to in any part of your program (e.g., you try to print its value out, use it in an expression, or assign it a value and it was not explicitly defined as a formal parameter or a variable), you must report an error when interpreting the line by

calling the InterpreterBase.error() method with an error type of

ErrorType.NAME_ERROR.

●   The value given to a newly-defined variable, whose value has not yet been explicitly assigned, is the default value for the type, e.g.:

○ int: 0

○ bool: False

○ string: “ ”

●   The language must ensure that all variable assignments and expressions have                compatible types; no implicit conversions are allowed.  If the types in an expression or    assignment are not compatible, you must generate an error when interpreting the line by calling InterpreterBase.error() with a type error of ErrorType.TYPE_ERROR.

Examples:           var int a   var bool b

# defaults to zero

# defaults to false

assign a b       # type error; no conversion allowed between bool to int assign b 1       # type error, no conversion allowed between int to bool assign a * 3 b  # type error, booleans can’t be multiplied with integers

Variable Changes: Scoping

●   Variables are scoped to the function in which they are defined, and are not global (and therefore not visible to other functions). When a function ends, all variables defined in a function go out of scope and their lifetime ends, e.g.:

func foo void

# error ‐ blah is NOT known to foo(), only to main()

funccall print blah

endfunc

func main void

var int blah

funccall foo

endfunc

●   Variables are scoped to the block in which they are defined (and are visible in nested     blocks within the block where they are defined); when a block ends, all variables defined in that block go out of scope and their lifetime ends.

func main void

var int a

assign a 5

if > a 0

funccall print a    # this is valid; a is visible to inner block

var string b        # b is scoped to the if ‐ statement block

endif

funccall print b      # Name error: b is out of scope

endfunc

● Duplicate variable definitions within the same block are not allowed.

func main void

var int a

assign a 42

var int a # this is illegal!

endfunc

If a variable is redefined in the same block, you must report an error when interpreting the line by calling the InterpreterBase.error() method with an error type of                     ErrorType.NAME_ERROR.

●   An inner/nested block may define a variable of the same name as a variable in an          enclosing block, and that definition will shadow (hide) the outer definition until the end of the current block, when the inner variable disappears, e.g.:

func main void

var int a

assign a 5

if > a 0

funccall print a    # prints 5, since a is visible from outer scope

var string a        # new a variable shadows our original a

assign a "foobar"

funccall print a    # prints foobar

endif

funccall print a      # prints 5, since inner ‐ foobar is out of scope

endfunc

●   The scope of all results returned by a function must be scoped to the top level of the calling function, e.g.:

func bar int

# code to compute some value

return some_val

endfunc

func foo void

if True

funccall bar

funccall print resulti endif

funccall print resulti

endfunc

# resulti is set upon return from bar

# valid since resulti is in scope

# also valid since resulti has top-level scope

●    resulti, resultb, or results must only be defined if they are explicitly set by a called function that returns a value.  So this would be invalid:

func foo void

funccall print resulti  # we never called a function, so we can’t refer to resulti endfunc

You must report an error when interpreting the line by calling the

InterpreterBase.error() method with an error type of ErrorType.NAME_ERROR.

Note : Calling a function which returns one type should not affect the result   variables of the other types. For example, calling a function which returns an integer, should not affect resultb or results.

Function Changes: Parameter Passing

●    Functions now may be defined with zero or more typed parameters which may be        passed by value or by reference. Functions must also have an explicit return type. The syntax for a function header is:

func funcname var1 :type1 var2 :type2 … varn :typen return_type

Where parameter types may be: int, bool, string, refint, refbool, refstring Where the return types may be: int, bool, string, void

We guarantee that there will be no spaces in between the parameter name, the colon,

and the type name.

Example function headers:

func foo xyz:int pdq:refbool void

func bar int

func bletch pqr:refstring void

● Type compatibility:

○   You may pass an int/bool/string variable to a function that accepts a refint/refbool/refstring parameter, respectively.

○   You may pass an refint/refbool/refstring variable to a function that accepts a refint/refbool/refstring parameter, respectively.

○   You may pass an refint/refbool/refstring variable to a function that accepts an int/bool/string parameter, respectively.

○    If an actual parameter’s type and a formal parameter’s type are not compatible, you must generate an error when interpreting the function call line by calling     InterpreterBase.error() with a type error of ErrorType.TYPE_ERROR.

● Changes to parameters:

○    Parameters may have their value changed within a function. If the parameter is of a reference type, then the assignment will modify the original referred-to                variable’s value. If the parameter is passed by value, then the assignment will      change the local variable associated with the parameter and must not modify the caller’s variable that was passed in.

■    Note: You must consider the case where we pass a variable x to a        function that accepts a reference y, then pass y to another function that accepts a reference z, etc. Modifying parameter z must result in the      original variable, x, being modified.

○    It is legal to pass a constant value to a function that accepts a reference. In such a case, if the reference parameter is reassigned, this change will only be              reflected within the current function, since the original constant value can’t be      changed.

Function Changes: Returning Values

● All functions must have an explicit return type of int, bool, string or void, e.g.:

func foo arg:int void

endfunc

func bar a:string b:bool int

endfunc

●   When returning an expression/value from a function, the type of that value being returned must be consistent with the return type of the function.

○    If the type being returned is incompatible with the return type of the function, then you must generate an error when interpreting the return line by calling                   InterpreterBase.error() with a type error of ErrorType.TYPE_ERROR.

○    If the return command is used in a function that returns an int, bool or string (not void), and a return value/expression is not specified, then the default value for   the type (0 for int, False for bool, “” for string) must be returned to the caller.

For example, the following are invalid:

func foo void

return 5          # error

endfunc

func bar int

return “ blah ” # error

endfunc

For example, the following are valid:

func foo string

return            # ok; returns “” default value

endfunc

func foo int

return 5          # ok

endfunc

func foo arg:refint int

return arg  # refint and int are compatible endfunc

Note : Specifying no return statement is equivalent to a

default return

●   While in Brewin v1, results were always returned in a variable called “ result”, in Brewin++ results are delivered via three separate result variables:

○    Upon returning from a function f() that returns an integer result, the return value of f() must be placed in a variable named resulti

○    Upon returning from a function f() that returns a boolean result, the return value of f() must be placed in a variable named resultb

○    Upon returning from a function f() that returns a string result, the return value of f() must be placed in a variable named results

●   All results (resulti, resultb, results) must scoped to the top-level scope of the calling function, to enable use cases like this:

func foo arg:int void

if > arg 5

funccall input "Enter your name: "

else

funccall input "Enter your dog ’ s name: "

endif

# notice how results is referred to outside the block where # we called input to get the name.

funccall print "You entered: " results

endfunc

func main void

funccall foo 5

endfunc

Expressions and Assignment Changes

●    During expression evaluation, the interpreter must validate that the variables’ types (as specified in their definition) are compatible with their operators, and with the types of    other variables/constants within the expression.

Note: It is acceptable to use a refint/refbool/refstring variable in an expression that otherwise is operating on int/bool/string items, e.g.:

func foo arg:refint void

var int b

assign b * arg 5           # arg is a refint, 5 is an int, this is OK

endfunc

●    During assignment, the interpreter must validate that the variable having its value  changed has a compatible type with the expression/value that it’s being set to, e.g.

var string a

var  int b

assign b a   # this is an error, since b is not a string

Note : it is acceptable to assign a refint variable to an int, and visa-versa, e.g.:

func foo arg:refint void

assign arg 5     # arg is a refint, 5 is an int, and arg can be assigned to int

var b int

assign b arg    # b is an int, arg is a refint, and be can be assigned to arg endfunc

●    If any types within an expression or an assignment are invalid, then you must generate an error when interpreting the line by calling InterpreterBase.error() with a type error of ErrorType.TYPE_ERROR.

Error Checking Requirements

Error checking stay the same as in Project #1 - you must only handle the errors detailed explicitly in this spec.

Things you will not have to worry about:

● Any syntax errors. You can assume that all programs will be syntactically correct.

●   You will never have any nested double quotes inside strings in Brewin++. You may have single quotes inside double quotes.

● We will never call strtoint on a non-integral value

● The program will always have valid indentation.

●   You will never have variables with the same names as reserved keywords, e.g. func, int, etc. You may have variables named as resulti/resultb/results however.

●   You can assume that we will not redefine a result variable to be of a different type. For example, we will never have the statement var bool resulti in any of our tests.

Coding Requirements

Coding requirements are the same as Project #1, with the exception of:

● You must name your interpreter source file interpreterv2.py

● We will not increase the default recursion limit in Python . Your code must not hit the recursion limit .

○   To compensate, we will provide you the “ most recursive” test case; if it passes this test case, it should work properly on the hidden cases.

While this is not required, we have a handful of suggestions to make your code play nicely with the autograder:

● Don ’ t include code that runs globally; wrap your main routine in an if-guard

●    Don’t use exit() or any other code that could abruptly terminate your program; instead, use our provided error tools in intbase

●    Don’t modify signal handlers (if you don’t know what this means, you’re probably not doing it)

Deliverables

For this project, you will turn in at least two files:

● Your interpreterv2.py source file

● A readme.txt indicating any known issues/bugs in your program

●    Other python source modules that you created to support your interpreterv2.py module (e.g., environment.py, type_module.py)

Whatever you do, make sure to turn in a python script that is capable of loading and running, even if it doesn’t fully implement all of the language’s features. We will test your code against dozens of test cases, so you can get substantial credit even if you don’t implement the full     language specification.

The TAs have updated the template GitHub repository : it now contains intbase.py, a copy of Carey’s fully working solution for Project 1, as well as a brief description of what the        deliverables should look like.

Grading

Your score will be determined entirely based on your interpreter’s ability to run Brewin++          programs correctly, however you get karma points for good programming style. A program that doesn’t run with our test automation framework will receive a score of 0%.

The autograder we are using, as well as a subset of the test cases, is publicly available on GitHub . Other than additional test cases, the autograder is exactly what we deploy to         Gradescope. Students are encouraged to use the autograder framework and provided test cases to build their solutions.

New from Project 1: we now give you your entire mark on every submission.

●    20% of the test cases are provided in the autograder repo .

●    80% of the test cases are hidden from you until grades are published. However, you’ll see your score on these test cases on Gradescope.

There are three stages to the project; students are currently at the second. Thus, this folder contains the necessary bootstrapping code:

intbase.py, the base class and enum definitions for the interpreter

a sample readme.txt, which should illustrate any known bugs/issues with the program

(or, an "everything's good!")

As well as canonical solutions for Project 1 (written by Carey):

interpreterv1.py: a top-level entrypoint: has some utility classes, finding the main

function, the interpreter loop, and handlers for each token type

env_v1.py: manages the "environment" / state for a program

func_v1.py: manages and caches functions (will be much more useful in Project 2!) tokenize.py: tokenization logic

You do not have to use the canonical solutions for Project 2; in particular, since you didn't write the code, it may be confusing!

Some notes on your submission (for Project 2; we'll update this for later projects):

1.   You must have a top - level , versioned interpreterv 2. py file that exports the Interpreter class . If not, your code will not run on our autograder .

2.   You may also submit one or more additional .py modules that your interpreter uses, if you decide to break up your solution into multiple .py files.

You can find out more about our autograder, including how to run it, in its accompanying repo .

Using this repository / testing locally is entirely optional . It does not directly affect your grade. You are free to only submit to Gradescope !

This repository contains:

the full source code for the autograder we deploy to Gradescope

20% of the test cases we evaluate your code on; these are the test cases that are public

on Gradescope

o  testsv1 contains source ( .src), expected ( .exp), and standard input ( .in) files for programs that should interpret and run without errors

o failsv1 contains source ( .src), expected ( .exp), and standard input ( .in) files for programs that should interpret successfully, but error

canonical solutions for the past projects:

o  Carey's solution for Project 1: interpreterv1.py, env_v1.py, func_v1.py,

and tokenize.py. More on this in the project template repo .

This repository does not contain:

80% of the test cases we evaluate your code on

the plagiarism checker, which is closed-source

the Docker configuration for the deployment; this is managed by Gradescope

We'll note that with the current setup, we grant five seconds for each test case to run . We've made a separate repository for project template code .

Testing Locally

To test locally, you will additionally need a working implementation of the project; the minimum example is an interpreterv1.py/interpreterv2.py that implements                    the Interpreter class.

Place this in the same directory as tester.py. Then, to test project 1,

$ python3 tester.py 1

Running 10 tests...

Running testsv1/test1.src...  PASSED

Running testsv1/test2.src...  PASSED

Running testsv1/test6.src...  PASSED

Running testsv1/test8.src...  PASSED

Running testsv1/test10.src...  PASSED

Running testsv1/test27.src...  PASSED

Running testsv1/test28.src...  PASSED

Running failsv1/test1.src...  PASSED

Running failsv1/test9.src...  PASSED

Running failsv1/test7.src...  PASSED

10/10 tests passed.