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 six different executable environments, JVM, Native, JavaScript, WASM JS, WASM Wasi and GraalVM. Each executable has 2 different shell scripts, build and benchmarks. JVM, Native and GraalVM 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
GraalVM	build-graal.sh	repl-graal.sh	benchmarks-graal.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

GraalVM

To build the GraalVM version, you must export the env variable GRAALVM_HOME pointing to your GraalVM installation

export GRAALVM_HOME="$SDKMAN_DIR/candidates/java/25.0.2-graalce"

Then you can run:

$ ./build-graal.sh

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 an MBP 13" M5 32GB

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' './benchmarks-graal.sh vm-fast' --export-json ../kotlin-all-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' './benchmarks-graal.sh eval-fast'  --export-json ../kotlin-all-eval-fast.json

Benchmark 1: ./benchmarks-bun.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     11.451 s ±  0.211 s    [User: 11.511 s, System: 0.120 s]
  Range (min … max):   11.268 s … 11.939 s    10 runs

Benchmark 2: ./benchmarks-jvm.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):      3.635 s ±  0.042 s    [User: 3.626 s, System: 0.083 s]
  Range (min … max):    3.577 s …  3.730 s    10 runs

Benchmark 3: ./benchmarks-native.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):      7.048 s ±  0.373 s    [User: 7.276 s, System: 0.063 s]
  Range (min … max):    6.524 s …  7.785 s    10 runs

Benchmark 4: ./benchmarks-node.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     13.293 s ±  0.475 s    [User: 13.165 s, System: 0.071 s]
  Range (min … max):   12.802 s … 14.107 s    10 runs

Benchmark 5: ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     11.157 s ±  0.192 s    [User: 11.052 s, System: 0.059 s]
  Range (min … max):   10.968 s … 11.557 s    10 runs

Benchmark 6: ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):     11.458 s ±  0.318 s    [User: 11.345 s, System: 0.064 s]
  Range (min … max):   11.107 s … 12.213 s    10 runs

Benchmark 7: ./benchmarks-graal.sh vm-fast
  Time (mean ± σ):      5.100 s ±  0.099 s    [User: 5.022 s, System: 0.046 s]
  Range (min … max):    5.018 s …  5.358 s    10 runs

Summary
  ./benchmarks-jvm.sh vm-fast ran
    1.40 ± 0.03 times faster than ./benchmarks-graal.sh vm-fast
    1.94 ± 0.11 times faster than ./benchmarks-native.sh vm-fast
    3.07 ± 0.06 times faster than ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast
    3.15 ± 0.07 times faster than ./benchmarks-bun.sh vm-fast
    3.15 ± 0.09 times faster than ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast
    3.66 ± 0.14 times faster than ./benchmarks-node.sh vm-fast

Benchmark 1: ./benchmarks-bun.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     11.933 s ±  0.328 s    [User: 11.959 s, System: 0.290 s]
  Range (min … max):   11.580 s … 12.700 s    10 runs

Benchmark 2: ./benchmarks-jvm.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):      2.632 s ±  0.215 s    [User: 2.604 s, System: 0.088 s]
  Range (min … max):    2.355 s …  3.048 s    10 runs

Benchmark 3: ./benchmarks-native.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     16.477 s ±  0.671 s    [User: 17.210 s, System: 0.141 s]
  Range (min … max):   15.843 s … 17.858 s    10 runs

Benchmark 4: ./benchmarks-node.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):     13.818 s ±  0.285 s    [User: 13.714 s, System: 0.092 s]
  Range (min … max):   13.520 s … 14.405 s    10 runs

Benchmark 5: ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):      6.604 s ±  0.107 s    [User: 6.540 s, System: 0.053 s]
  Range (min … max):    6.478 s …  6.789 s    10 runs

Benchmark 6: ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):      6.633 s ±  0.287 s    [User: 6.534 s, System: 0.061 s]
  Range (min … max):    6.396 s …  7.345 s    10 runs

Benchmark 7: ./benchmarks-graal.sh eval-fast
  Time (mean ± σ):      4.941 s ±  0.197 s    [User: 4.789 s, System: 0.089 s]
  Range (min … max):    4.760 s …  5.266 s    10 runs

Summary
  ./benchmarks-jvm.sh eval-fast ran
    1.88 ± 0.17 times faster than ./benchmarks-graal.sh eval-fast
    2.51 ± 0.21 times faster than ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast
    2.52 ± 0.23 times faster than ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast
    4.53 ± 0.39 times faster than ./benchmarks-bun.sh eval-fast
    5.25 ± 0.44 times faster than ./benchmarks-node.sh eval-fast
    6.26 ± 0.57 times faster than ./benchmarks-native.sh eval-fast

You can plot the results with this script

❯ ruby --yjit plot.rb kotlin-all-vm-fast.json
                                     ┌                                                                                                    ┐
         ./benchmarks-bun.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.45143038254
         ./benchmarks-jvm.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 3.63499144484
      ./benchmarks-native.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 7.048361003240001
        ./benchmarks-node.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 13.292569690840002
   ./benchmarks-wasm-wasi.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.156858049240002
     ./benchmarks-wasm-js.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.45819161164
       ./benchmarks-graal.sh vm-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 5.10002622004
                                     └                                                                                                    ┘

ruby --yjit plot.rb kotlin-all-eval-fast.json
                                       ┌                                                                                                    ┐
         ./benchmarks-bun.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 11.93287168418
         ./benchmarks-jvm.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■ 2.63199487578
      ./benchmarks-native.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 16.477025800979998
        ./benchmarks-node.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 13.81827043408
   ./benchmarks-wasm-wasi.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 6.60442814258
     ./benchmarks-wasm-js.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 6.63338047598
       ./benchmarks-graal.sh eval-fast ┤■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 4.94059325088
                                       └                                                                                                    ┘

Test

For *nix systems, run the following command:

$ ./tests.sh