1# modules/charka/ — Transpilador COBOL → Rust
2
3**Propósito.** Modernizar sistemas COBOL legados transpilándolos a Rust
4con un runtime determinista y un validador en sombra (shadow validator)
5que compara la salida del original y la del transpilado. Es el módulo
6más grande del ecosistema — el parser COBOL completo (CICS, SQL
7embebido, dialectos IBM Enterprise) es un esfuerzo multi-mes.
8
9## Crates
10
11| crate | tipo | rol |
12| -------------- | ---- | ------------------------------------------------------------ |
13| `charka-bcd` | lib | Aritmética decimal de punto fijo con semántica COBOL: `Picture`, `Decimal`, redondeo, `ON SIZE ERROR` |
14| `charka-lexer` | lib | Tokenizador COBOL: formato fijo (tarjeta de 80 columnas) y libre |
15| `charka-parser` | lib | Parser COBOL'85 (subconjunto): tokens → AST (`Program`) |
16| `charka-ir` | lib | Representación intermedia: el AST con los statements del PROCEDURE ya tipados |
17| `charka-runtime` | lib | Soporte de ejecución de los programas transpilados: campos `Num` y `Text` |
18| `charka-codegen` | lib | Emisión de Rust: IR → fuente Rust sobre `charka-runtime` |
19| `charka-shadow` | lib | Validador en sombra: intérprete del IR + corpus de prueba |
20
21## charka-bcd
22
23COBOL no calcula en binario flotante: opera sobre campos decimales de
24precisión fija (`PIC S9(5)V99`). Reproducir un programa COBOL exige
25reproducir esa aritmética dígito a dígito.
26
27- `Picture` — parsea la cláusula PICTURE numérica (`9`, `V`, `S`, `9(n)`).
28- `Decimal` — punto fijo exacto (`mantissa: i128` + `scale`); suma, resta
29 y producto exactos; división con escala de resultado fija; redondeo
30 `Truncate`/`HalfUp`; `coerce` a un `Picture` con detección de
31 desbordamiento.
32- Determinista, sin dependencias de plataforma — mismo programa, mismos
33 dígitos, en cualquier máquina.
34
35## charka-lexer
36
37Primera etapa del pipeline: texto COBOL → secuencia de `Token`.
38
39- **Lexer tonto**: no conoce keywords ni la cláusula `PICTURE` — emite
40 `Word` para todo identificador; la clasificación es del parser.
41- Tokens: `Word` (con guiones internos, `WORKING-STORAGE`), `Number`
42 (sin signo), `String` (comillas dobladas colapsadas), `Period`,
43 `Symbol` (`( ) , ; :` y operadores `+ - * / ** = < > <= >= <>`).
44- Dos formatos: **fijo** (cols 1-6 secuencia, 7 indicadora, 8-72
45 código, 73-80 id) y **libre**. Comentarios por col 7 (`*`/`/`) o `*`
46 inicial en formato libre.
47- Cada token lleva línea/columna 1-based. `LexError` tipado.
48- Limitación v1: sin continuación de literales entre líneas
49 (indicador `-`).
50
51## charka-parser
52
53Segunda etapa: tokens → AST. Alcance v1 — el **esqueleto del programa**.
54
55- `parse(&[Token]) -> Result<Program, ParseError>`.
56- `Program { program_id, data: Vec<DataItem>, paragraphs: Vec<Paragraph> }`.
57- **DATA division** → árbol de `DataItem` (`level`, `name`, `picture`,
58 `value`, `children`). Reensambla la cláusula `PICTURE` desde sus
59 tokens (`S9` `(` `5` `)` `V99` → `S9(5)V99`); anida por número de
60 nivel (01 y 77 son raíces; 88 cuelga del ítem precedente).
61- **PROCEDURE division** → `Vec<Paragraph>`, cada `Paragraph` con sus
62 `Sentence` (tokens crudos — sin parseo a nivel de statement). Las
63 sentencias previas al primer encabezado van a un párrafo implícito
64 de nombre "".
65- Tolerante: salta encabezados de `SECTION`, entradas `FD`/`SD` y
66 cláusulas de datos que no sean `PICTURE`/`VALUE`. `ParseError` sólo
67 ante nivel inválido o dato sin nombre.
68- Limitación v1: no parsea statements, ni la ENVIRONMENT division, ni
69 CICS / SQL embebido / dialectos IBM.
70
71## charka-ir
72
73Tercera etapa: `Program` → `Ir`. Aquí se parsea cada `Sentence` cruda
74(tokens) a statements tipados — el PROCEDURE division pasa de tokens a
75árbol de instrucciones.
76
77- `lower(&Program) -> Ir` — **total y tolerante**, nunca falla.
78- `Ir { program_id, data, model, procedures }`. `data` es el árbol de
79 `DataItem` con su estructura de grupos; `model` es el **modelo de
80 datos resuelto** (módulo `model`): el árbol aplanado a campos
81 elementales (`Field` con `FieldKind` numérico/alfanumérico y el
82 `VALUE` normalizado) más los nombres de condición (nivel 88). Es la
83 fuente única de verdad sobre «qué tipo de campo describe una
84 PICTURE» — `charka-codegen` y `charka-shadow` lo consumen en vez de
85 reimplementar la clasificación.
86- `Procedure { name, body: Vec<Stmt> }`. `Stmt` cubre `Move`,
87 `Display`, `Accept`, `Compute`, `Add`/`Subtract`/`Multiply`/`Divide`,
88 `If`, `Evaluate`, `StringConcat`, `Unstring`, `Inspect`,
89 `Initialize`, `SetTrue`, `Perform`, `GoTo`, `StopRun`, `Goback`,
90 `Exit`, `Continue`.
91- `Expr` — expresiones aritméticas con precedencia y paréntesis (Pratt:
92 `+ -` < `* /` < `**` der.). `Cond` — comparaciones (símbolo o forma
93 palabra) unidas por `AND`/`OR`/`NOT`, más nombres de condición
94 (nivel 88), que se resuelven contra el `model` a `padre = valor`.
95- Un verbo no soportado se conserva como `Stmt::Unknown { verb,
96 tokens }` — el lowering jamás aborta.
97- COBOL no separa statements con un símbolo: cada uno corta donde
98 empieza el verbo del siguiente. El parser usa palabras "frontera"
99 (verbos + terminadores `END-*`/`ELSE` + conectores `TO`/`GIVING`...)
100 para delimitar listas de operandos.
101- `PERFORM` cubre las cuatro formas: párrafo (incluido el rango
102 `THRU`) / en línea, `n TIMES`, `UNTIL cond` y `VARYING var FROM x
103 BY y UNTIL cond`.
104- `EVALUATE` — el `case` de COBOL: `WHEN valor`, `WHEN lo THRU hi`
105 (rango), `WHEN OTHER`, y la forma `EVALUATE TRUE WHEN condición`.
106- `STRING` (concatenación) y `UNSTRING` (partición por delimitador) —
107 el manejo de cadenas. `INSPECT` — contar (`TALLYING FOR ALL`) y
108 reemplazar (`REPLACING ALL`).
109- `INITIALIZE` — resetea un dato (o todos los elementales de un grupo)
110 a su valor por defecto. El `model` registra los grupos y sus
111 miembros (`DataModel::groups`).
112- `SET cond... TO TRUE` — la cara de escritura de los nombres de
113 condición (nivel 88): asigna a su dato padre el valor del 88.
114- Fuera de alcance v1: E/S de ficheros, CICS, SQL embebido.
115
116## charka-runtime
117
118El soporte de ejecución: lo que `charka-codegen` emite es Rust que
119enlaza contra este crate. Da a un programa transpilado la semántica de
120COBOL en tiempo de ejecución.
121
122- `Num` — campo numérico (`PIC 9(5)V99`): un `Decimal` conformado a su
123 `Picture`. `store`/`store_rounded` truncan o redondean a la escala
124 declarada; al desbordar conservan los dígitos de bajo orden (el
125 `ON SIZE ERROR` sin cláusula). `display` da los dígitos con relleno
126 de ceros.
127- `Text` — campo alfanumérico (`PIC X(20)`) de longitud fija: `store`
128 justifica a la izquierda y rellena/trunca; `fill` mueve figurativas
129 (`SPACES`, `ZEROS`).
130- `cobol_text_cmp` — comparación alfanumérica con relleno de espacios.
131- Reexporta `Decimal`/`Picture`/`Rounding` de `charka-bcd` para que el
132 código generado sólo necesite `use charka_runtime::*;`.
133
134Construido **antes** que `charka-codegen` (la nota de orden del plan
135los listaba al revés): el codegen emite llamadas contra esta API, así
136que el runtime debe existir primero — y es un crate autocontenido,
137verificable sin depender del código emitido.
138
139## charka-codegen
140
141La etapa final: `generate(&Ir) -> String` produce un fuente Rust (un
142`main.rs`) que, compilado contra `charka-runtime`, ejecuta la lógica
143del programa COBOL.
144
145- Un `struct Program` con un campo por cada dato elemental (`Num` /
146 `Text`); `Program::new()` lo inicializa desde las cláusulas `VALUE`.
147- Un método `p_<párrafo>(&mut self)` por párrafo; `run()` los encadena
148 en orden (el «caer» de COBOL); `main()` construye y corre.
149- Cada `Stmt` → líneas Rust: `MOVE`→`.store`, `DISPLAY`→`println!`,
150 `COMPUTE`/aritmética → expresiones `Decimal`, `IF`→`if`, `PERFORM`→
151 llamada / `for` / `while`, `STOP RUN`→`process::exit`.
152- **Tolerante**: lo no transpilable (`Stmt::Unknown`, dato sin
153 resolver, `**`) se emite como comentario `// charka:` — el código
154 generado siempre compila.
155- **Tablas** (`OCCURS n`): un campo `OCCURS` se emite como `Vec<Num>`
156 / `Vec<Text>`; una referencia con subíndice `ELEM(I)` indexa el
157 vector (subíndice 1-based de COBOL → 0-based de Rust).
158- Verificado de punta a punta: un programa COBOL de demostración
159 transpila a Rust que compila contra `charka-runtime` y produce la
160 salida correcta.
161- Fuera de alcance v1: grupos como campo propio, `REDEFINES`,
162 `OCCURS` de grupo, E/S de ficheros.
163
164## charka-shadow
165
166El validador: certifica que el pipeline preserva la semántica del
167COBOL original. Lo hace con una **ejecución sombra** — un intérprete
168que corre el `Ir` directamente sobre `charka-runtime`, sin compilar.
169
170- `interpret(&Ir) -> Outcome` — ejecuta el IR y captura las líneas de
171 `DISPLAY`. `run_source(&str)` corre el pipeline completo.
172- El intérprete es una segunda ruta de ejecución, independiente del
173 código que emite `charka-codegen`: si la sombra y el transpilado
174 divergieran, eso delataría un bug.
175- Tope de pasos: un bucle que no termina se corta con
176 `Halt::StepLimit` en vez de colgarse.
177- La referencia v1 es el **corpus** (`corpus/`): programas COBOL de
178 complejidad graduada con sus salidas esperadas verificadas a mano.
179 Un modo futuro, con GnuCOBOL, diferenciará contra el compilador real.
180- En el intérprete todo campo es un vector — un escalar es de longitud
181 1, una tabla `OCCURS n` de longitud `n`.
182
183## El corpus
184
185`crates/modules/charka/corpus/` — 17 programas COBOL graduados
186(`01-hola` … `17-rangopar`), cada uno con su `.expected`. Ejercita el
187pipeline completo de punta a punta. Ver su `README.md`.
188
189## La CLI
190
191`crates/apps/charka/` — el binario `charka`, que envuelve el pipeline
192en cuatro comandos: `transpile` (emite Rust), `scaffold` (genera un
193crate compilable), `run` (ejecuta vía el intérprete sombra) y `check`
194(ejecuta y diferencia contra una salida esperada). Avisa de los verbos
195no transpilados.
196
197## Estado
198
199Pipeline **completo** — `charka-bcd` (22 tests), `charka-lexer` (17),
200`charka-parser` (15), `charka-ir` (17), `charka-runtime` (17),
201`charka-codegen` (14), `charka-shadow` (11) y la CLI `charka` (4)
202implementados y verdes. COBOL → Rust corre de punta a punta, validado
203contra el corpus. El crate que genera `scaffold` compila y su salida
204coincide con la del intérprete sombra — las dos rutas de ejecución
205concuerdan.
206
207Próximo hito mayor: salir del subconjunto COBOL'85 puro hacia CICS,
208SQL embebido y los dialectos IBM Enterprise; ampliar el codegen
209(grupos como campo, `REDEFINES`, `OCCURS` de grupo, E/S de ficheros).
SDD.md
modules/charka/ — Transpilador COBOL → Rust
Propósito. Modernizar sistemas COBOL legados transpilándolos a Rust
con un runtime determinista y un validador en sombra (shadow validator)
que compara la salida del original y la del transpilado. Es el módulo
más grande del ecosistema — el parser COBOL completo (CICS, SQL
embebido, dialectos IBM Enterprise) es un esfuerzo multi-mes.
Crates
| crate | tipo | rol |
charka-bcd | lib | Aritmética decimal de punto fijo con semántica COBOL: Picture, Decimal, redondeo, ON SIZE ERROR |
charka-lexer | lib | Tokenizador COBOL: formato fijo (tarjeta de 80 columnas) y libre |
charka-parser | lib | Parser COBOL'85 (subconjunto): tokens → AST (Program) |
charka-ir | lib | Representación intermedia: el AST con los statements del PROCEDURE ya tipados |
charka-runtime | lib | Soporte de ejecución de los programas transpilados: campos Num y Text |
charka-codegen | lib | Emisión de Rust: IR → fuente Rust sobre charka-runtime |
charka-shadow | lib | Validador en sombra: intérprete del IR + corpus de prueba |
charka-bcd
COBOL no calcula en binario flotante: opera sobre campos decimales de
precisión fija (PIC S9(5)V99). Reproducir un programa COBOL exige
reproducir esa aritmética dígito a dígito.
Picture — parsea la cláusula PICTURE numérica (9, V, S, 9(n)).
Decimal — punto fijo exacto (mantissa: i128 + scale); suma, resta
y producto exactos; división con escala de resultado fija; redondeo
Truncate/HalfUp; coerce a un Picture con detección de
desbordamiento.
- Determinista, sin dependencias de plataforma — mismo programa, mismos
dígitos, en cualquier máquina.
charka-lexer
Primera etapa del pipeline: texto COBOL → secuencia de Token.
- Lexer tonto: no conoce keywords ni la cláusula
PICTURE — emite
Word para todo identificador; la clasificación es del parser.
- Tokens:
Word (con guiones internos, WORKING-STORAGE), Number
(sin signo), String (comillas dobladas colapsadas), Period,
Symbol (( ) , ; : y operadores + - * / ** = < > <= >= <>).
- Dos formatos: fijo (cols 1-6 secuencia, 7 indicadora, 8-72
código, 73-80 id) y libre. Comentarios por col 7 (
*//) o *
inicial en formato libre.
- Cada token lleva línea/columna 1-based.
LexError tipado.
- Limitación v1: sin continuación de literales entre líneas
(indicador
-).
charka-parser
Segunda etapa: tokens → AST. Alcance v1 — el esqueleto del programa.
parse(&[Token]) -> Result<Program, ParseError>.
Program { program_id, data: Vec<DataItem>, paragraphs: Vec<Paragraph> }.
- DATA division → árbol de
DataItem (level, name, picture,
value, children). Reensambla la cláusula PICTURE desde sus
tokens (S9 ( 5 ) V99 → S9(5)V99); anida por número de
nivel (01 y 77 son raíces; 88 cuelga del ítem precedente).
- PROCEDURE division →
Vec<Paragraph>, cada Paragraph con sus
Sentence (tokens crudos — sin parseo a nivel de statement). Las
sentencias previas al primer encabezado van a un párrafo implícito
de nombre "".
- Tolerante: salta encabezados de
SECTION, entradas FD/SD y
cláusulas de datos que no sean PICTURE/VALUE. ParseError sólo
ante nivel inválido o dato sin nombre.
- Limitación v1: no parsea statements, ni la ENVIRONMENT division, ni
CICS / SQL embebido / dialectos IBM.
charka-ir
Tercera etapa: Program → Ir. Aquí se parsea cada Sentence cruda
(tokens) a statements tipados — el PROCEDURE division pasa de tokens a
árbol de instrucciones.
lower(&Program) -> Ir — total y tolerante, nunca falla.
Ir { program_id, data, model, procedures }. data es el árbol de
DataItem con su estructura de grupos; model es el modelo de
datos resuelto (módulo model): el árbol aplanado a campos
elementales (Field con FieldKind numérico/alfanumérico y el
VALUE normalizado) más los nombres de condición (nivel 88). Es la
fuente única de verdad sobre «qué tipo de campo describe una
PICTURE» — charka-codegen y charka-shadow lo consumen en vez de
reimplementar la clasificación.
Procedure { name, body: Vec<Stmt> }. Stmt cubre Move,
Display, Accept, Compute, Add/Subtract/Multiply/Divide,
If, Evaluate, StringConcat, Unstring, Inspect,
Initialize, SetTrue, Perform, GoTo, StopRun, Goback,
Exit, Continue.
Expr — expresiones aritméticas con precedencia y paréntesis (Pratt:
+ - < * / < ** der.). Cond — comparaciones (símbolo o forma
palabra) unidas por AND/OR/NOT, más nombres de condición
(nivel 88), que se resuelven contra el model a padre = valor.
- Un verbo no soportado se conserva como
Stmt::Unknown { verb, tokens } — el lowering jamás aborta.
- COBOL no separa statements con un símbolo: cada uno corta donde
empieza el verbo del siguiente. El parser usa palabras "frontera"
(verbos + terminadores
END-*/ELSE + conectores TO/GIVING...)
para delimitar listas de operandos.
PERFORM cubre las cuatro formas: párrafo (incluido el rango
THRU) / en línea, n TIMES, UNTIL cond y VARYING var FROM x BY y UNTIL cond.
EVALUATE — el case de COBOL: WHEN valor, WHEN lo THRU hi
(rango), WHEN OTHER, y la forma EVALUATE TRUE WHEN condición.
STRING (concatenación) y UNSTRING (partición por delimitador) —
el manejo de cadenas. INSPECT — contar (TALLYING FOR ALL) y
reemplazar (REPLACING ALL).
INITIALIZE — resetea un dato (o todos los elementales de un grupo)
a su valor por defecto. El model registra los grupos y sus
miembros (DataModel::groups).
SET cond... TO TRUE — la cara de escritura de los nombres de
condición (nivel 88): asigna a su dato padre el valor del 88.
- Fuera de alcance v1: E/S de ficheros, CICS, SQL embebido.
charka-runtime
El soporte de ejecución: lo que charka-codegen emite es Rust que
enlaza contra este crate. Da a un programa transpilado la semántica de
COBOL en tiempo de ejecución.
Num — campo numérico (PIC 9(5)V99): un Decimal conformado a su
Picture. store/store_rounded truncan o redondean a la escala
declarada; al desbordar conservan los dígitos de bajo orden (el
ON SIZE ERROR sin cláusula). display da los dígitos con relleno
de ceros.
Text — campo alfanumérico (PIC X(20)) de longitud fija: store
justifica a la izquierda y rellena/trunca; fill mueve figurativas
(SPACES, ZEROS).
cobol_text_cmp — comparación alfanumérica con relleno de espacios.
- Reexporta
Decimal/Picture/Rounding de charka-bcd para que el
código generado sólo necesite use charka_runtime::*;.
Construido antes que charka-codegen (la nota de orden del plan
los listaba al revés): el codegen emite llamadas contra esta API, así
que el runtime debe existir primero — y es un crate autocontenido,
verificable sin depender del código emitido.
charka-codegen
La etapa final: generate(&Ir) -> String produce un fuente Rust (un
main.rs) que, compilado contra charka-runtime, ejecuta la lógica
del programa COBOL.
- Un
struct Program con un campo por cada dato elemental (Num /
Text); Program::new() lo inicializa desde las cláusulas VALUE.
- Un método
p_<párrafo>(&mut self) por párrafo; run() los encadena
en orden (el «caer» de COBOL); main() construye y corre.
- Cada
Stmt → líneas Rust: MOVE→.store, DISPLAY→println!,
COMPUTE/aritmética → expresiones Decimal, IF→if, PERFORM→
llamada / for / while, STOP RUN→process::exit.
- Tolerante: lo no transpilable (
Stmt::Unknown, dato sin
resolver, **) se emite como comentario // charka: — el código
generado siempre compila.
- Tablas (
OCCURS n): un campo OCCURS se emite como Vec<Num>
/ Vec<Text>; una referencia con subíndice ELEM(I) indexa el
vector (subíndice 1-based de COBOL → 0-based de Rust).
- Verificado de punta a punta: un programa COBOL de demostración
transpila a Rust que compila contra
charka-runtime y produce la
salida correcta.
- Fuera de alcance v1: grupos como campo propio,
REDEFINES,
OCCURS de grupo, E/S de ficheros.
charka-shadow
El validador: certifica que el pipeline preserva la semántica del
COBOL original. Lo hace con una ejecución sombra — un intérprete
que corre el Ir directamente sobre charka-runtime, sin compilar.
interpret(&Ir) -> Outcome — ejecuta el IR y captura las líneas de
DISPLAY. run_source(&str) corre el pipeline completo.
- El intérprete es una segunda ruta de ejecución, independiente del
código que emite
charka-codegen: si la sombra y el transpilado
divergieran, eso delataría un bug.
- Tope de pasos: un bucle que no termina se corta con
Halt::StepLimit en vez de colgarse.
- La referencia v1 es el corpus (
corpus/): programas COBOL de
complejidad graduada con sus salidas esperadas verificadas a mano.
Un modo futuro, con GnuCOBOL, diferenciará contra el compilador real.
- En el intérprete todo campo es un vector — un escalar es de longitud
1, una tabla
OCCURS n de longitud n.
El corpus
crates/modules/charka/corpus/ — 17 programas COBOL graduados
(01-hola … 17-rangopar), cada uno con su .expected. Ejercita el
pipeline completo de punta a punta. Ver su README.md.
La CLI
crates/apps/charka/ — el binario charka, que envuelve el pipeline
en cuatro comandos: transpile (emite Rust), scaffold (genera un
crate compilable), run (ejecuta vía el intérprete sombra) y check
(ejecuta y diferencia contra una salida esperada). Avisa de los verbos
no transpilados.
Estado
Pipeline completo — charka-bcd (22 tests), charka-lexer (17),
charka-parser (15), charka-ir (17), charka-runtime (17),
charka-codegen (14), charka-shadow (11) y la CLI charka (4)
implementados y verdes. COBOL → Rust corre de punta a punta, validado
contra el corpus. El crate que genera scaffold compila y su salida
coincide con la del intérprete sombra — las dos rutas de ejecución
concuerdan.
Próximo hito mayor: salir del subconjunto COBOL'85 puro hacia CICS,
SQL embebido y los dialectos IBM Enterprise; ampliar el codegen
(grupos como campo, REDEFINES, OCCURS de grupo, E/S de ficheros).