Rhci：用 Ruby 实现的轻量 GHCi，单文件启动 3 ms

Ruby 中的小型 GHCi：一个具有 GHCi 语义的 Haskell REPL。
一个二进制文件，或一个 Ruby 文件。3 毫秒内出现提示符，25 毫秒内执行一行代码。

源码和发布版本：GitHub / CodeFloe

$ rhci
rhci> xs = [x * x | x <- [1 .. 10], odd x]
rhci> sum xs
165
rhci> :t foldr
foldr :: Foldable c => (a -> b -> b) -> b -> c a -> b
rhci> import qualified Data.Map as M
rhci> M.fromListWith (+) [(c, 1) | c <- "mississippi"]
fromList [('i',4),('m',1),('p',2),('s',4)]
rhci> show (0.1 + 0.2)
"0.30000000000000004"
rhci> [1, 2, undefined]
[1,2,*** Exception: Prelude.undefined

功能

• GHCi 的语义：带类型类的 Hindley-Milner 类型推断 （字典传递、构造器类、与 GHCi 相同的默认规则）、 带共享的惰性求值，以及 show 输出与 GHC 完全一致，从 Double 格式化到 Int 环绕
• 宁可失败也不猜测：任何 rhci 无法完全按照 GHCi 方式完成的事情都会被拒绝，并给出明确的 unsupported: 错误
• 真正的 Prelude：从 GHC 的 base 移植而来，外加 Data.List、Data.Char、 Data.Maybe、Control.Monad、Data.Map、Data.Set、Data.IORef、Data.Bits、 Data.Ratio、Numeric、Text.Printf、Text.Read 和文件 IO
• GHCi 工作流：:type、:kind、:info、:load/:reload 多模块程序、:{ ... :} 块、it、在提示符处导入、 带历史记录和 Tab 补全的行编辑器、Ctrl-C 中断
• 脚本和单行命令：rhci -c EXPR 求值后退出，-i 像 interact 那样将结果应用于标准输入，而 -r FILE 像 runghc 那样运行文件的 main，因此一行 #! 就能让 Haskell 文件 可执行
• 小巧且自包含：一个可移植的可执行文件，完全无 依赖（15 MB，为 Linux、macOS、Windows 和 BSD 构建），一个 7 MB 的静态 Linux 二进制文件，或一个 Ruby 文件，适用于从 2.7 到 3.4 的任何 CRuby；作为库，它可以嵌入 Ruby 程序，并对 求值步数、栈深度、时间和 Integer 大小进行限制

用途

快速尝试某些东西。words 对制表符做什么，这个 fold 会终止吗，那个组合的类型是什么。GHCi 能回答所有这些， 但它随 GHC 一起提供，安装需要数 GB， 提示符出现前有明显等待，而且在你刚刚 ssh 进入的机器上 它并不存在。rhci 是一个你复制过去的文件，提示符在 毫秒内出现，答案就是 GHCi 会给出的答案，精确到 输出的格式以及哪些输入是类型错误。在它 无法承诺这一点的地方，它会明说。

Haskell 脚本。rhci -r script.hs，或文件顶部的 #!/usr/bin/env -S rhci -r 行，用 getArgs 上的参数运行 main， 而 -i 将纯函数变成标准输入上的过滤器。这适用于 你原本会用 shell 或 Ruby 写的那种脚本，不适用于 长时间运行或计算密集的程序：rhci 是 Ruby 中的解释器， 在紧凑循环上比编译后的 GHC 慢约 100 倍。

可移植性和大小。每个发布版本包含三个文件：一个 Cosmopolitan 可执行文件，在 Linux、macOS、Windows 和 BSD 上原样运行， 支持 x86-64 和 ARM64，不需要 libc；一个静态 Linux 二进制文件，适用于任何 年代的系统；以及一个 Ruby 文件，适用于任何有 Ruby 的地方。它们都不 需要工具链、包或除自身以外的任何文件。

Haskell 作为嵌入式脚本语言。作为 Ruby 库，rhci 为 Ruby 程序（或任何嵌入 Ruby 的东西）提供一个 Haskell 解释器， 其会话彼此隔离并与宿主隔离， 对求值步数、栈深度、时间和 Integer 大小有限制，并且 文件访问可以关闭。

构建方式

• 两个运行时，一份源码。相同的 Ruby 代码在 CRuby 和 mruby 上运行。独立二进制文件是编译进 rhci 的 mruby， 其求值循环用 C 运行。
• 真正的编译器流水线，保持小巧。包括 Haskell Prelude 在内约 23 000 行。
• 快照式启动。编译后的 Prelude 以构建时快照的形式发布。启动时只解码典型输入所需的部分，其余部分按需加载，或在您输入时在后台加载。

  input --> lexer + layout --> parser --> renamer --> type checker --> desugar to Core
                                                     (classes, kinds,     |
                                                      defaulting)         v
                    output <-- lazy graph-reduction machine <-- simplifier + lowering
                               (Ruby, or C in the binaries)

设计说明见 docs/ARCHITECTURE.md。

安装

每次发布，在 GitHub 或 CodeFloe 上都有这些文件， 全部自包含（Prelude 已嵌入）；将其中一个复制到您 PATH 上的任意位置：

rhci 唯一写入的文件是它的历史记录，~/.rhci_history。

构建

要求：带 rake 的 Ruby（构建使用 CRuby 3.4 测试，版本固定在 mise.toml 中）、git 和 C 编译器。构建过程会自行获取 mruby 4.0.0。

rake mruby      # build/rhci/bin/rhci: a binary for this machine's glibc
                # build/rhci.rb: the compact CRuby build (also: rake compact)
rake            # lint, build, the tests on CRuby and mruby (rake bench: startup budgets)
rake release    # the release files into dist/, with SHA256SUMS (needs curl, unzip, podman)

docs/DEVELOPMENT.md 有详细信息，包括发布构建是如何制作的。

用法

rhci [FILE.hs...]                 interactive session, FILEs loaded
rhci [FILE.hs...] [-i] -c EXPR [ARG...]   apply pure EXPR to ARGs (Haskell expressions)
rhci [FILE.hs...] [-i] -x EXPR [ARG...]   run IO action EXPR; ARGs via getArgs
rhci -r FILE.hs [ARG...]          run FILE's main with ARGs, like runghc
rhci -h | --help | --version

$ rhci -c 'sum [1..100]'
5050
$ rhci -c 'map toUpper' '"hello"'
HELLO
$ printf 'one\ntwo\n' | rhci -i -c 'unlines . map reverse . lines'
eno
owt
$ rhci -x 'getArgs >>= print' a b
["a","b"]
$ cat hello.hs
#!/usr/bin/env -S rhci -r
import System.Environment
main :: IO ()
main = getArgs >>= putStrLn . unwords . ("hello" :)
$ ./hello.hs world
hello world

字符串按原样打印，其他值使用 show 打印。退出状态为 0 表示成功，1 表示 Haskell 异常，2 表示用法错误，3 表示解析、作用域或类型错误，4 表示不支持的内容。

命令

Ctrl-C 中断求值，包括被阻塞的 getLine。

作为 Ruby 库

require_relative 'rhci'   # build/rhci.rb
require 'stringio'

out = StringIO.new
session = Rhci::Session.new(stdout: out, limits: { steps: 10_000_000 })

session.eval('xs = [x * x | x <- [1 .. 10]]')
session.eval('sum xs').status        # => :ok, and out.string is "385\n"
session.eval('head []').message      # => "Prelude.head: empty list"
session.eval('length [1 ..]').status # => :limit

会话之间相互隔离，也与宿主隔离。限制涵盖求值步数、栈深度、挂钟时间和 Integer 的大小，files: false 会关闭文件 IO。

覆盖范围

Haskell 2010 及类型类（单参数，包括构造器类）、Show、Read、Eq、Ord、Enum 和 Bounded 的 deriving、记录、带导出和导入列表的模块、where/let/守卫/case、列表推导、do 记法（带 MonadFail）、bang 模式、带 GHC2021 多态种类的种类推断，以及 GHCi 提示符的规则：扩展默认化、无单态限制、it、重定义。

有意不支持，并给出明确错误：除 bang 模式和多态种类之外的 GHC 扩展（GADTs、类型族、rank-n 类型、多参数类、存在类型……）、32 位 Float、元组节、非 ASCII 标识符、default 声明、外部导入，以及除上面列出的 base 和 containers 模块之外的包。

对照 GHC 测试

rhci 给出的每个答案都旨在与 GHCi 一致，因此它对照真实的 GHC 9.6 进行测试：

• 一个预言机，包含约 1 700 个手写探针及 GHCi 记录的答案，由 rake 在两个运行时上运行。
• 差分模糊测试：约二十个生成器将 rhci 与 GHCi 或 runghc 在随机输入上进行比较：带有暴露求值顺序的错误值的表达式、完整的多模块程序、GHCi 会话、默认化、64 位边缘的数字、用户数据类型和类、损坏的 read 输入、故意的类型错误、词法陷阱、惰性、种类以及库的广度。超过 140 000 个生成的输入和 2 800 个程序在 CRuby 和 mruby 上均一致。
• exercism Haskell 赛道：其参考解答和测试套件在 rhci 和 GHC 上运行。

test/fuzz/README.md 列出了每个模糊测试器覆盖的内容以及它发现了什么（早期发现相当多），docs/DEVELOPMENT.md 则说明了项目的组织方式。

致谢

由 Leon Becker 设计；实现主要由 Claude Code 完成。项目的结构、范围和设计决策由我负责；大部分代码本身是在我的指导下由 Claude 生成的。

相关项目

• GHCi：真正的实现，也是 rhci 所参照测试的对象。除了快速检查和小脚本之外的任何用途都请使用它。
• Hugs：经典的小型 Haskell 解释器，已不再维护。
• MicroHs：一个小型 Haskell 实现，编译为组合子，并带有自己的 REPL。

许可证

rhci 采用 MIT 许可证。参见 LICENSE。

部分内容源自其他项目，其许可证适用于这些部分（详情见 THIRD_PARTY_NOTICES）：