大家好，我写了一个用 Rust 从零构建 Lisp 解释器的实战教程，希望和大家分享。

项目地址：https://github.com/lisering/lisp-rs

为什么做这个项目

学 Rust 的过程中，最大的痛点是：教程很多，但完整的实战项目很少。写一个解释器是学 Rust 所有权和类型系统的绝佳练习——你会遇到大量真实的借用、克隆、智能指针问题，而且每一步都有明确的正确性验证（测试）。

项目特点

1. 零外部依赖

Cargo.toml 里没有任何依赖：

[package]
name = "lisp-rs"
version = "0.1.0"
edition = "2024"

[dependencies]

连哈希器都是自己手写的 FxHasher（用黄金比例常数做快速搅拌），字符串驻留（string interning）也是从头实现。这意味着学习者可以理解每一行代码，没有任何黑盒。

2. 核心数据结构

整个解释器的核心就是一个 enum + Rc<RefCell>：

pub enum LispExp {
    Number(f64),
    Symbol(u64),           // 驻留后的整数 ID，不是 String
    List(Vec<LispExp>),
    Func(fn(&[LispExp]) -> Result<LispExp, LispErr>),
    Lambda(Box<LispLambda>),
    Macro(Box<LispLambda>),
    Bool(bool),
    Nil,
    String(String),
}

pub struct LispLambda {
    pub params: Vec<u64>,
    pub rest: Option<u64>,
    pub body: Box<LispExp>,
    pub env: Rc<RefCell<LispEnv>>,  // 闭包捕获环境
}

如果你正在学 Rust 的 Rc、RefCell、Box，这个项目是一个完整的实战案例。

3. 实现了哪些特性

4. TCO 蹦床实现

用循环替代递归，100 万次迭代不会栈溢出：

pub fn eval(exp: &LispExp, env: &mut LispEnv) -> Result<LispExp, LispErr> {
    let mut current_exp = exp.clone();
    let mut current_env = std::mem::take(env);

    loop {
        match &current_exp {
            // ... 自求值类型直接返回
            LispExp::List(elements) => {
                // if 的尾位置优化：不递归，直接改 current_exp 继续 loop
                if *sym == p.if_sym {
                    let cond = eval(&elements[1], &mut current_env)?;
                    current_exp = if is_true { elements[2] } else { elements[3] };
                    continue;  // ← 蹦床：不递归，回到 loop 顶部
                }
            }
        }
    }
}

5. 文档投入

• 中文 README 约 8,000 行，英文版同样长度
• 44 张手绘 SVG 架构图（中英双语），覆盖流水线、AST 树、闭包、TCO 蹦床、RC 共享等概念
• 74 个步骤，每一步先讲要解决什么问题，再写代码
• 42 个测试用例，随时可以 cargo test 验证

和其他教程的区别

这不是什么

这是一个教学解释器——tree-walking eval，没有字节码编译器，没有 JIT。优化步骤（40-43）是为了演示这些技术怎么工作，不是为了性能。如果你想要生产级 Scheme，推荐 scheme-rs。

项目结构

src/
├── lib.rs         # LispExp enum、LispLambda、Display trait
├── lexer.rs       # 词法分析（字符串 → token）
├── parser.rs      # 语法分析（token → AST）
├── interpreter.rs # 求值器（AST → 结果），约 1050 行
├── env.rs         # 环境（HashMap + FxHasher + Rc<RefCell>）
├── interner.rs    # 字符串驻留（OnceLock + RwLock）
└── main.rs        # REPL 入口

总共约 1,658 行 Rust 代码。

欢迎反馈

• 如果你是 Rust 新手：从步骤 1 开始跟着走，每步都有 cargo test 验证
• 如果你有经验：直接跳到步骤 37（闭包）和步骤 39（TCO）
• 欢迎提 issue 和 PR，特别是关于教学讲解的改进建议