Modular and type-safe definition of Attribute Grammars with AspectAG

Abstract

AspectAG is a Haskell-embedded domain-specific language (EDSL) that encodes first-class attribute grammars (AGs). AspectAG ensures the wellformedness of AGs at compile time by using extensible records and predicates encoded using old-fashioned type-level programming features, such as multiparameter type classes and functional dependencies. AspectAG suffers the usual drawbacks of EDSLs: when type errors occur they usually do not deliver error messages that refer to domain terms, but to the host language. Often, implementation details of the EDSL are leaked in those messages. The use of type-level programming techniques makes the situation worse since type-level abstraction mechanisms are quite poor. Additionally, old-fashioned type-level programs are untyped at type-level, which is inconsistent with the general approach of strongly-typed functional programming. By using modern Haskell extensions and techniques we propose a reworked version of AspectAG that tackles those weaknesses. New AG definitions are safer, both at the level of types and at the level of kinds. Furthemore, a set of identified domain-specific errors are reported with DSL-oriented messages. To achieve this, we define and use a framework for manipulating type errors that can be used in any EDSL. We show the pragmatics of AspectAG by defining languages and extending them both with new syntax and semantics. We use MateFun, a purelyfunctional language used to teach mathematics as a case study.

AspectAG es un lenguaje de dominio específico embebido (EDSL) que codifica gramáticas de atributos (AGs) como ciudadanos de primera clase. AspectAG garantiza la buena formación de las AGs en tiempo de compilación por medio del uso de registros extensibles y predicados, codificados gracias al uso de características antiguas de programación a nivel de tipos, como clases multiparámetro y dependencias funcionales. AspectAG sufre las desventajas usuales de los EDSLs: cuando ocurren errores de tipado, los mensajes de error reportados no se expresan en términos del dominio, sino del lenguaje anfitrión. También es usual que detalles de implementación del EDSL se vean filtrados en estos mensajes. El uso de técnicas de programación a nivel de tipos agrava la situación porque los mecanismos de abstracción a nivel de tipos son pobres. Ademas, las técnicas de programación a nivel de tipos usadas en AspectAG son esencialmente no tipadas, lo que es inconsistente con nuestro enfoque de tipado fuerte. Usando extensiones modernas al sistema de tipos de Haskell, proponemos una nueva versión de la biblioteca AspectAG, abordando los problemas antes mencionados. Las nuevas definiciones de AGs son mas seguras tanto a nivel de tipado como a nivel de kinds (tipado a nivel de tipos). Ademas, un conjunto identificado de errores específicos del dominio son reportados con mensajes referentes al mismo. Para lograr esto, definimos y utilizamos un framework para manipular errores de tipado, que puede ser aplicado a cualquier EDSL. Mostramos la pragmática de AspectAG definiendo lenguajes y extendiéndoles con nueva sintaxis y con nueva semántica. Utilizamos el lenguaje MateFun, un lenguaje funcional puro utilizado para enseñar matemáticas como caso de estudio.