monkey.kt

Kotlin's implementation of the Monkey Language

Articles

https://medium.com/@mario.arias.c/comparing-kotlin-and-golang-implementations-of-the-monkey-language-3a41122ea732

https://medium.com/@mario.arias.c/comparing-kotlin-and-go-implementations-of-the-monkey-language-ii-raiders-of-the-lost-performance-b9aa09945281

https://medium.com/@mario.arias.c/comparing-kotlin-and-go-implementations-of-the-monkey-language-iii-dancing-with-segmentation-435a13c00fbd

https://marioarias.hashnode.dev/comparing-implementations-of-the-monkey-language-xi-going-native-and-js-with-kotlin

Status

The two books (Writing An Interpreter In Go and Writing A Compiler in Go) are implemented.

Hello, this is the monkey.kt programming language
Feel free to type any command
>>> let add = fn(a, b) { a + b; }
fn(a, b) {
    (a + b)
}
>>> let x = add(1, 2)
3
>>> add(x, 5)
8

For an implementation of the interpreter with macros (but not a compiler) check the branch eval-macros

Execution

There are five different executable environments, JVM, Native, JavaScript, WASM JS and WASM Wasi Each executable has 2 different shell scripts, build and benchmarks. JVM and Native also have a proper Monkey REPL

Executable environment	Build	REPL	Benchmarks
JVM	build-jvm.sh	repl-jvm.sh	benchmarks-jvm.sh
Native	build-native.sh	repl-native.sh	benchmarks-native.sh
JavaScript	build-js.sh	NA	benchmarks-node.sh or benchmarks-bun.sh
WASM JS	build-wasm-js.sh	NA	benchmarks-wasm-js.sh
WASM Wasi	build-wasm-wasi.sh	NA	benchmarks-wasm-wasi.sh

You must run the build-[ENV].sh before running repl-[ENV].sh or benchmarks-[ENV].sh

JVM

For *nix systems, run the following command:

$ ./build-jvm.sh

And then:

$ ./repl-jvm.sh

Kotlin Native

For *nix systems, run the following command:

$ ./build-native.sh

And then:

$ ./repl-native.sh

Kotlin JS

For *nix systems, run the following command:

$ ./build-js.sh

The JS REPL is not working at the moment. But you can still run the benchmarks using Node or Bun (Must be installed beforehand)

Kotlin WASM JS

For *nix systems, run the following command:

$ ./build-wasm-js.sh

Kotlin WASM Wasi

For *nix systems, run the following command:

$ ./build-wasm-wasi.sh

The WASM REPL are not working at the moment. But you can still run the benchmarks, you must have Node installed

Benchmarks

To run the standard Monkey language benchmarks (fibonacci(35);) add a parameter vm, vm-fast, eval or eval-fast to the benchmark script.

Example

$ ./benchmarks-jvm.sh vm

engine=vm, result=9227465, duration=5.797319458s

All the benchmarks tested on a Pop!_OS Laptop AMD Ryzen 9 5900HX

If you want to run proper benchmarks, I recommend hyperfine

$ hyperfine -w 3 './benchmarks-bun.sh vm-fast' './benchmarks-jvm.sh vm-fast' './benchmarks-native.sh vm-fast' './benchmarks-node.sh vm-fast' './benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast' './benchmarks-wasm-js.sh vm-fast' --export-json ../kotlin-wasm-vm-fast.json && hyperfine -w 3 './benchmarks-bun.sh eval-fast' './benchmarks-jvm.sh eval-fast' './benchmarks-native.sh eval-fast' './benchmarks-node.sh eval-fast' './benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast' './benchmarks-wasm-js.sh eval-fast'  --export-json ../kotlin-wasm-eval-fast.json

Benchmark 1: ./benchmarks-bun.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     22.705 s ±  0.570 s    [User: 22.841 s, System: 0.706 s]
  Range (min … max):   21.658 s … 23.473 s    10 runs

Benchmark 2: ./benchmarks-jvm.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):      5.124 s ±  0.031 s    [User: 5.084 s, System: 0.309 s]
  Range (min … max):    5.096 s …  5.204 s    10 runs

Benchmark 3: ./benchmarks-native.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     10.129 s ±  0.171 s    [User: 10.400 s, System: 0.169 s]
  Range (min … max):    9.917 s … 10.459 s    10 runs

Benchmark 4: ./benchmarks-node.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     22.852 s ±  0.412 s    [User: 22.524 s, System: 0.435 s]
  Range (min … max):   22.196 s … 23.565 s    10 runs

Benchmark 5: ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     15.802 s ±  0.717 s    [User: 15.561 s, System: 0.261 s]
  Range (min … max):   15.277 s … 17.385 s    10 runs

Benchmark 6: ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     17.045 s ±  0.387 s    [User: 16.813 s, System: 0.246 s]
  Range (min … max):   16.664 s … 17.829 s    10 runs

Summary
  ./benchmarks-jvm.sh vm-fast ran
    1.98 ± 0.04 times faster than ./benchmarks-native.sh vm-fast
    3.08 ± 0.14 times faster than ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast
    3.33 ± 0.08 times faster than ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast
    4.43 ± 0.11 times faster than ./benchmarks-bun.sh vm-fast
    4.46 ± 0.08 times faster than ./benchmarks-node.sh vm-fast
    
Benchmark 1: ./benchmarks-bun.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     34.566 s ±  0.502 s    [User: 34.681 s, System: 1.932 s]
  Range (min … max):   33.938 s … 35.627 s    10 runs

Benchmark 2: ./benchmarks-jvm.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):      3.621 s ±  0.096 s    [User: 3.614 s, System: 0.383 s]
  Range (min … max):    3.526 s …  3.794 s    10 runs

Benchmark 3: ./benchmarks-native.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     16.977 s ±  0.239 s    [User: 16.577 s, System: 0.374 s]
  Range (min … max):   16.556 s … 17.421 s    10 runs

Benchmark 4: ./benchmarks-node.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     32.926 s ±  1.088 s    [User: 32.679 s, System: 0.361 s]
  Range (min … max):   31.335 s … 35.320 s    10 runs

Benchmark 5: ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     11.295 s ±  0.251 s    [User: 11.077 s, System: 0.276 s]
  Range (min … max):   10.929 s … 11.769 s    10 runs

Benchmark 6: ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     11.310 s ±  0.189 s    [User: 11.090 s, System: 0.278 s]
  Range (min … max):   11.034 s … 11.655 s    10 runs

Summary
  ./benchmarks-jvm.sh eval-fast ran
    3.12 ± 0.11 times faster than ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast
    3.12 ± 0.10 times faster than ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast
    4.69 ± 0.14 times faster than ./benchmarks-native.sh eval-fast
    9.09 ± 0.39 times faster than ./benchmarks-node.sh eval-fast
    9.55 ± 0.29 times faster than ./benchmarks-bun.sh eval-fast

You can plot the results with this script

❯ ruby --yjit plot.rb kotlin-wasm-vm-fast.json
                                     ┌                                                                                                    ┐
         ./benchmarks-bun.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 22.704543833360002
         ./benchmarks-jvm.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 5.12403986566
      ./benchmarks-native.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 10.128824652159999
        ./benchmarks-node.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 22.852397735060002
   ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 15.80210154176
     ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 17.04475952096
                                     └                                                                                                    ┘

❯ ruby --yjit plot.rb kotlin-wasm-eval-fast.json
                                       ┌                                                                                                    ┐
         ./benchmarks-bun.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 34.566014226200004
         ./benchmarks-jvm.sh eval-fast ┤■■■■■■■■ 3.6206429516
      ./benchmarks-native.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 16.9771580748
        ./benchmarks-node.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 32.925853603600004
   ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.295171940900001
     ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.3097880403
                                       └                                                                                                    ┘

Test

For *nix systems, run the following command:

$ ./tests.sh