core: Use switch in display_helper.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #define _GNU_SOURCE
22 #include <assert.h>
23 #include <ctype.h>
24 #include <limits.h>
25 #include <stdio.h>
26 #include <string.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <stdbool.h>
29
30 #define DEBUG 0
31 #define QUASIQUOTE 1
32 //#define QUASISYNTAX 0
33
34 enum type {CHAR, FUNCTION, MACRO, NUMBER, PAIR, SCM, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR};
35
36 typedef struct scm_t* (*function0_t) (void);
37 typedef struct scm_t* (*function1_t) (struct scm_t*);
38 typedef struct scm_t* (*function2_t) (struct scm_t*, struct scm_t*);
39 typedef struct scm_t* (*function3_t) (struct scm_t*, struct scm_t*, struct scm_t*);
40 typedef struct scm_t* (*functionn_t) (struct scm_t*);
41 typedef struct function_t {
42   union {
43     function0_t function0;
44     function1_t function1;
45     function2_t function2;
46     function3_t function3;
47     functionn_t functionn;
48   };
49   int arity;
50 } function;
51 struct scm_t;
52 typedef struct scm_t {
53   enum type type;
54   union {
55     char const *name;
56     struct scm_t* string;
57     struct scm_t* car;
58     struct scm_t* ref;
59     int length;
60   };
61   union {
62     int value;
63     function* function;
64     struct scm_t* cdr;
65     struct scm_t* macro;
66     struct scm_t* vector;
67     int hits;
68   };
69 } scm;
70
71 #include "define.environment.h"
72 #include "lib.environment.h"
73 #include "math.environment.h"
74 #include "mes.environment.h"
75 #include "posix.environment.h"
76 #include "quasiquote.environment.h"
77 #include "string.environment.h"
78 #include "type.environment.h"
79
80 scm *display_ (FILE* f, scm *x);
81 scm *display_helper (FILE*, scm*, bool, char const*, bool);
82
83 scm scm_nil = {SCM, "()"};
84 scm scm_dot = {SCM, "."};
85 scm scm_f = {SCM, "#f"};
86 scm scm_t = {SCM, "#t"};
87 scm scm_undefined = {SCM, "*undefined*"};
88 scm scm_unspecified = {SCM, "*unspecified*"};
89 scm scm_closure = {SCM, "*closure*"};
90 scm scm_circular = {SCM, "*circular*"};
91 #if BOOT
92 scm scm_label = {
93   SCM, "label"};
94 #endif
95 scm scm_begin = {SCM, "begin"};
96
97 scm symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
98 scm symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
99 scm symbol_if = {SYMBOL, "if"};
100 scm symbol_define = {SYMBOL, "define"};
101 scm symbol_define_macro = {SCM, "define-macro"};
102 scm symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
103
104 scm symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
105 scm symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
106 scm symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
107 scm symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
108
109 scm symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
110 scm symbol_expand_macro = {SYMBOL, "expand-macro"};
111 scm symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
112 scm symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
113 scm symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
114 scm symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
115 scm symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
116 scm symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
117
118 scm symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
119 scm symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
120 scm symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
121
122 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
123 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
124 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
125 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
126 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
127 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
128 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
129 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
130
131 // PRIMITIVES
132
133 scm *
134 car (scm *x)
135 {
136   assert (x->type == PAIR);
137   return x->car;
138 }
139
140 scm *
141 cdr (scm *x)
142 {
143   assert (x->type == PAIR);
144   return x->cdr;
145 }
146
147 scm *
148 alloc (int n)
149 {
150   return (scm*)malloc (n * sizeof (scm));
151 }
152
153 scm *
154 make_cell (scm *type, scm *car, scm *cdr)
155 {
156   scm *x = alloc (1);
157   assert (type->type == NUMBER);
158   x->type = type->value;
159   if (type->value == CHAR || type->value == NUMBER) {
160     if (car) x->car = car->car;
161     if (cdr) x->cdr = cdr->cdr;
162   } else {
163     x->car = car;
164     x->cdr = cdr;
165   }
166   return x;
167 }
168
169 scm *
170 cons (scm *x, scm *y)
171 {
172   scm t = {NUMBER, .value=PAIR};
173   return make_cell (&t, x, y);
174 }
175
176 scm *
177 eq_p (scm *x, scm *y)
178 {
179   return (x == y
180           || (x->type == CHAR && y->type == CHAR
181               && x->value == y->value)
182           || (x->type == NUMBER && y->type == NUMBER
183               && x->value == y->value))
184     ? &scm_t : &scm_f;
185 }
186
187 scm *
188 set_car_x (scm *x, scm *e)
189 {
190   assert (x->type == PAIR);
191   x->car = e;
192   return &scm_unspecified;
193 }
194
195 scm *
196 set_cdr_x (scm *x, scm *e)
197 {
198   assert (x->type == PAIR);
199   cache_invalidate (x->cdr);
200   x->cdr = e;
201   return &scm_unspecified;
202 }
203
204 scm *
205 set_env_x (scm *x, scm *e, scm *a)
206 {
207   cache_invalidate (x);
208   scm *p = assert_defined (assq (x, a));
209   return set_cdr_x (p, e);
210 }
211
212 scm *
213 quote (scm *x)
214 {
215   return cons (&symbol_quote, x);
216 }
217
218 scm *
219 quasiquote (scm *x)
220 {
221   return cons (&symbol_quasiquote, x);
222 }
223
224 scm *
225 quasisyntax (scm *x)
226 {
227   return cons (&symbol_quasisyntax, x);
228 }
229
230 scm *
231 pairlis (scm *x, scm *y, scm *a)
232 {
233   if (x == &scm_nil)
234     return a;
235   if (pair_p (x) == &scm_f)
236     return cons (cons (x, y), a);
237   return cons (cons (car (x), car (y)),
238                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
239 }
240
241 scm *
242 assq (scm *x, scm *a)
243 {
244   while (a != &scm_nil && eq_p (x, a->car->car) == &scm_f) a = a->cdr;
245   return a != &scm_nil ? a->car : &scm_f;
246 }
247
248 #define ENV_CACHE 1
249 #define CACHE_SIZE 30
250 #define ENV_HEAD 15
251
252 #if !ENV_CACHE
253 scm *
254 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
255 {
256   x = assq (x, a);
257   if (x == &scm_f) return &scm_undefined;
258   return x->cdr;
259 }
260 scm*cache_invalidate (scm*x){}
261 scm*cache_invalidate_range (scm*p,scm*a){}
262 scm*cache_save (scm*p){}
263 scm*cache_lookup (scm*x){}
264
265 #else // ENV_CACHE
266
267 scm *env_cache_cars[CACHE_SIZE];
268 scm *env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
269 int cache_threshold = 0;
270 scm *
271 cache_save (scm *p)
272 {
273   int n = p->car->hits;
274   if (n < cache_threshold) return &scm_unspecified;
275   int j = -1;
276   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
277     if (!env_cache_cars[i]) {
278       j = i;
279       break;
280     }
281     if (env_cache_cars[i] == p->car) return &scm_unspecified;
282     if (n > env_cache_cars[i]->hits) {
283       n = env_cache_cars[i]->hits;
284       j = i;
285     }
286   }
287   if (j >= 0) {
288     cache_threshold = p->car->hits;
289     env_cache_cars[j] = p->car;
290     env_cache_cdrs[j] = p->cdr;
291   }
292   return &scm_unspecified;
293 }
294
295 scm *
296 cache_lookup (scm *x)
297 {
298   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
299     if (!env_cache_cars[i]) break;
300     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
301   }
302   return &scm_undefined;
303 }
304
305 scm *
306 cache_invalidate (scm *x)
307 {
308   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
309     if (env_cache_cars[i] == x) {
310       env_cache_cars[i] = 0;
311       break;
312     }
313   }
314   return &scm_unspecified;
315 }
316
317 scm *
318 cache_invalidate_range (scm *p, scm *a)
319 {
320   do {
321     cache_invalidate (p->car->car);
322     p = p->cdr;
323   } while (p != a);
324   return &scm_unspecified;
325 }
326
327 scm *
328 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
329 {
330   x->hits++;
331   scm *c = cache_lookup (x);
332   if (c != &scm_undefined) return c;
333   int i = 0;
334   while (a != &scm_nil && x != a->car->car) {i++;a = a->cdr;}
335   if (a == &scm_nil) return &scm_undefined;
336   if (i>ENV_HEAD) cache_save (a->car);
337   return a->car->cdr;
338 }
339 #endif // ENV_CACHE
340
341 scm *
342 assert_defined (scm *e)
343 {
344   if (e == &scm_undefined)
345     {
346       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
347       display_ (stderr, e);
348       fprintf (stderr, "\n");
349       assert (!"unbound variable");
350     }
351   return e;
352 }
353
354 scm *
355 evlis_env (scm *m, scm *a)
356 {
357   if (m == &scm_nil) return &scm_nil;
358   if (m->type != PAIR) return eval_env (m, a);
359   scm *e = eval_env (car (m), a);
360   return cons (e, evlis_env (cdr (m), a));
361 }
362
363 scm *
364 apply_env (scm *fn, scm *x, scm *a)
365 {
366   if (fn->type != PAIR)
367     {
368       if (fn->type == FUNCTION) return call (fn, x);
369       if (fn == &symbol_call_with_values)
370         return call (&scm_call_with_values_env, append2 (x, cons (a, &scm_nil)));
371       if (fn == &symbol_current_module) return a;
372     }
373   else if (fn->car == &symbol_lambda) {
374     scm *p = pairlis (cadr (fn), x, a);
375     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
376     scm *r = begin_env (cddr (fn), cons (cons (&scm_closure, p), p));
377     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
378     return r;
379   }
380   else if (fn->car == &scm_closure) {
381     scm *args = caddr (fn);
382     scm *body = cdddr (fn);
383     a = cdadr (fn);
384     a = cdr (a);
385     scm *p = pairlis (args, x, a);
386     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
387     scm *r = begin_env (body, cons (cons (&scm_closure, p), p));
388     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
389     return r;
390   }
391 #if BOOT
392   else if (fn->car == &scm_label)
393     return apply_env (caddr (fn), x, cons (cons (cadr (fn), caddr (fn)), a));
394 #endif
395   scm *efn = eval_env (fn, a);
396   if (efn == &scm_f || efn == &scm_t) assert (!"apply bool");
397   if (efn->type == NUMBER) assert (!"apply number");
398   if (efn->type == STRING) assert (!"apply string");
399   if (efn == &scm_unspecified) assert (!"apply *unspecified*");
400   return apply_env (efn, x, a);
401 }
402
403 scm *
404 eval_env (scm *e, scm *a)
405 {
406   switch (e->type)
407     {
408     case PAIR:
409       {
410         if (e->car == &symbol_quote)
411           return cadr (e);
412 #if QUASISYNTAX
413         if (e->car == &symbol_syntax)
414           return e;
415 #endif
416         if (e->car == &symbol_begin)
417           return begin_env (e, a);
418         if (e->car == &symbol_lambda)
419           return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
420         if (e->car == &scm_closure)
421           return e;
422         if (e->car == &symbol_if)
423           return builtin_if (cdr (e), a);
424 #if !BOOT
425         if (e->car == &symbol_define)
426           return define_env (e, a);
427         if (e->car == &symbol_define_macro)
428           return define_env (e, a);
429         if (e->car == &symbol_primitive_load)
430           return load_env (a);
431 #else
432 if (e->car == &symbol_define) {
433         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
434         display_ (stderr,
435                   e->cdr->car->type == SYMBOL
436                   ? e->cdr->car->string
437                   : e->cdr->car->car->string);
438         fprintf (stderr, "\n");
439       }
440       assert (e->car != &symbol_define);
441       assert (e->car != &symbol_define_macro);
442 #endif
443       if (e->car == &symbol_set_x)
444         return set_env_x (cadr (e), eval_env (caddr (e), a), a);
445 #if QUASIQUOTE
446       if (e->car == &symbol_unquote)
447         return eval_env (cadr (e), a);
448       if (e->car == &symbol_quasiquote)
449         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
450 #endif //QUASIQUOTE
451 #if QUASISYNTAX
452       if (e->car == &symbol_unsyntax)
453         return eval_env (cadr (e), a);
454       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
455         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
456 #endif //QUASISYNTAX
457       scm *x = expand_macro_env (e, a);
458       if (x != e) return eval_env (x, a);
459       return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
460       }
461     case SYMBOL: return assert_defined (assq_ref_cache (e, a));
462     default: return e;
463     }
464 }
465
466 scm *
467 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
468 {
469   if (car (e)->type == STRING && string_to_symbol (car (e)) == &symbol_noexpand)
470     return cadr (e);
471
472   scm *macro;
473   if (e->type == PAIR
474       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
475     return apply_env (macro, e->cdr, a);
476
477   scm *expanders;
478   if (e->type == PAIR
479     && car (e)->type == SYMBOL
480     && ((expanders = assq_ref_cache (&symbol_sc_expander_alist, a)) != &scm_undefined)
481     && ((macro = assq (car (e), expanders)) != &scm_f))
482     {
483       scm *sc_expand = assq_ref_cache (&symbol_expand_macro, a);
484       if (sc_expand != &scm_undefined && sc_expand != &scm_f)
485         e = apply_env (sc_expand, cons (e, &scm_nil), a);
486     }
487   return e;
488 }
489
490 scm *
491 begin_env (scm *e, scm *a)
492 {
493   scm *r = &scm_unspecified;
494   while (e != &scm_nil) {
495     r = eval_env (e->car, a);
496     e = e->cdr;
497   }
498   return r;
499 }
500
501 scm *
502 builtin_if (scm *e, scm *a)
503 {
504   if (eval_env (car (e), a) != &scm_f)
505     return eval_env (cadr (e), a);
506   if (cddr (e) != &scm_nil)
507     return eval_env (caddr (e), a);
508   return &scm_unspecified;
509 }
510
511 //Helpers
512
513 scm *
514 display (scm *x) ///((arity . n))
515 {
516   scm *e = car (x);
517   scm *p = cdr (x);
518   int fd = 1;
519   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->hits;
520   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
521   return display_helper (f, e, false, "", false);
522 }
523
524 scm *
525 display_ (FILE* f, scm *x)
526 {
527   return display_helper (f, x, false, "", false);
528 }
529
530 scm *
531 call (scm *fn, scm *x)
532 {
533   if ((fn->function->arity > 0 || fn->function->arity == -1)
534       && x != &scm_nil && car (x)->type == VALUES)
535     x = cons (x->car->cdr->car, x->cdr);
536   if ((fn->function->arity > 1 || fn->function->arity == -1)
537       && x != &scm_nil && x->cdr->car->type == VALUES)
538     x = cons (x->car, cons (x->cdr->car->cdr->car, x->cdr));
539   switch (fn->function->arity)
540     {
541     case 0: return fn->function->function0 ();
542     case 1: return fn->function->function1 (car (x)); 
543     case 2: return fn->function->function2 (car (x), cadr (x));
544     case 3: return fn->function->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x)); 
545     case -1: return fn->function->functionn (x);
546     }
547   return &scm_unspecified;
548 }
549
550 scm *
551 append2 (scm *x, scm *y)
552 {
553   if (x == &scm_nil) return y;
554   assert (x->type == PAIR);
555   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
556 }
557
558 scm *
559 append (scm *x) ///((arity . n))
560  {
561   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
562   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
563  }
564
565 scm *
566 make_char (int x)
567 {
568   scm t = {NUMBER, .value=CHAR};
569   scm n = {NUMBER, .value=x};  
570   return make_cell (&t, &n, &n);
571 }
572
573 scm *
574 make_macro (scm *name, scm *x)
575 {
576   scm t = {NUMBER, .value=MACRO};
577   return make_cell (&t, name->string, x);
578 }
579
580 scm *
581 make_number (int x)
582 {
583   scm t = {NUMBER, .value=NUMBER};
584   scm n = {NUMBER, .value=x};  
585   return make_cell (&t, &n, &n);
586 }
587
588 scm *
589 make_ref (scm *x)
590 {
591   scm t = {NUMBER, .value=REF};
592   return make_cell (&t, x, x);
593 }
594
595 scm *
596 make_string (scm *x)
597 {
598   scm t = {NUMBER, .value=STRING};
599   return make_cell (&t, x, 0);
600 }
601
602 scm *
603 cstring_to_list (char const* s)
604 {
605   scm *p = &scm_nil;
606   while (s && *s)
607     p = append2 (p, cons (make_char (*s++), &scm_nil));
608   return p;
609 }
610
611 scm *symbols = 0;
612
613 scm *
614 list_of_char_equal_p (scm *a, scm *b)
615 {
616   while (a != &scm_nil && b != &scm_nil && a->car->value == b->car->value) {
617     assert (a->car->type == CHAR);
618     assert (b->car->type == CHAR);
619     a = a->cdr;
620     b = b->cdr;
621   }
622   return (a == &scm_nil && b == &scm_nil) ? &scm_t : &scm_f;
623 }
624
625 scm *
626 internal_lookup_symbol (scm *s)
627 {
628   scm *x = symbols;
629   while (x) {
630     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
631     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
632     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
633     // #\etx.
634     if (x->car->string->type != PAIR)
635       x->car->string = cstring_to_list (x->car->name);
636     if (list_of_char_equal_p (x->car->string, s) == &scm_t) break;
637     x = x->cdr;
638   }
639   if (x) x = x->car;
640   return x;
641 }
642
643 scm *
644 internal_make_symbol (scm *s)
645 {
646   scm t = {NUMBER, .value=SYMBOL};
647   scm *x = make_cell (&t, s, 0);
648   symbols = cons (x, symbols);
649   return x;
650 }
651
652 scm *
653 make_symbol (scm *s)
654 {
655   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
656   return x ? x : internal_make_symbol (s);
657 }
658
659 scm *
660 make_vector (scm *n)
661 {
662   scm t = {NUMBER, .value=VECTOR};
663   scm *v = alloc (n->value);
664   scm *x = make_cell (&t, (scm*)(long)n->value, v);
665   for (int i=0; i<n->value; i++) x->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
666   return x;
667 }
668
669 scm *
670 values (scm *x) ///((arity . n))
671 {
672   scm *v = cons (0, x);
673   v->type = VALUES;
674   return v;
675 }
676
677 scm *
678 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
679 {
680   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
681   if (v->type == VALUES)
682     v = v->cdr;
683   return apply_env (consumer, v, a);
684 }
685
686 scm *
687 vector_length (scm *x)
688 {
689   assert (x->type == VECTOR);
690   return make_number (x->length);
691 }
692
693 scm *
694 vector_ref (scm *x, scm *i)
695 {
696   assert (x->type == VECTOR);
697   assert (i->value < x->length);
698   scm *e = &x->vector[i->value];
699   if (e->type == REF) e = e->ref;
700   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
701   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
702   return e;
703 }
704
705 scm *
706 vector_entry (scm *x) {
707   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
708   return x;
709 }
710
711 scm *
712 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
713 {
714   assert (x->type == VECTOR);
715   assert (i->value < x->length);
716   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
717   return &scm_unspecified;
718 }
719
720 scm *
721 lookup (scm *s, scm *a)
722 {
723   if (isdigit (s->car->value) || (s->car->value == '-' && s->cdr != &scm_nil)) {
724     scm *p = s;
725     int sign = 1;
726     if (s->car->value == '-') {
727       sign = -1;
728       p = s->cdr;
729     }
730     int n = 0;
731     while (p != &scm_nil && isdigit (p->car->value)) {
732       n *= 10;
733       n += p->car->value - '0';
734       p = p->cdr;
735     }
736     if (p == &scm_nil) return make_number (n * sign);
737   }
738   
739   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
740   if (x) return x;
741
742   if (s->cdr == &scm_nil) {
743     if (s->car->value == '\'') return &symbol_quote;
744     if (s->car->value == '`') return &symbol_quasiquote;
745     if (s->car->value == ',') return &symbol_unquote;
746   }
747   else if (s->cdr->cdr == &scm_nil) {
748     if (s->car->value == ',' && s->cdr->car->value == '@') return &symbol_unquote_splicing;
749     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '\'') return &symbol_syntax;
750     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '`') return &symbol_quasisyntax;
751     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',') return &symbol_unsyntax;
752   }
753   else if (s->cdr->cdr->cdr == &scm_nil) {
754     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',' && s->cdr->cdr->car->value == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
755     if (s->car->value == 'E' && s->cdr->car->value == 'O' && s->cdr->cdr->car->value == 'F') {
756       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
757       return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
758     }
759   }
760
761   return internal_make_symbol (s);
762 }
763
764 scm *
765 lookup_char (int c, scm *a)
766 {
767   return lookup (cons (make_char (c), &scm_nil), a);
768 }
769
770 scm *
771 list_to_vector (scm *x)
772 {
773   scm n = {NUMBER, .value=length (x)->value};
774   scm *v = make_vector (&n);
775   scm *p = v->vector;
776   while (x != &scm_nil)
777     {
778       *p++ = *vector_entry (car (x));
779       x = cdr (x);
780     }
781   return v;
782 }
783
784 scm *
785 newline (scm *p) ///((arity . n))
786 {
787   int fd = 1;
788   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
789   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
790   fputs ("\n", f);
791   return &scm_unspecified;
792 }
793
794 scm *
795 force_output (scm *p) ///((arity . n))
796 {
797   int fd = 1;
798   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
799   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
800   fflush (f);
801 }
802
803 scm *
804 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
805 {
806   scm *r;
807   fprintf (f, "%s", sep);
808   switch (x->type)
809     {
810     case CHAR:
811       {
812         char const *name = 0;
813         if (x->value == char_nul.value) name = char_nul.name;
814         else if (x->value == char_backspace.value) name = char_backspace.name;
815         else if (x->value == char_tab.value) name = char_tab.name;
816         else if (x->value == char_newline.value) name = char_newline.name;
817         else if (x->value == char_vt.value) name = char_vt.name;
818         else if (x->value == char_page.value) name = char_page.name;
819         else if (x->value == char_return.value) name = char_return.name;
820         else if (x->value == char_space.value) name = char_space.name;
821         if (name) fprintf (f, "#\\%s", name);
822         else fprintf (f, "#\\%c", x->value);
823         break;
824       }
825     case MACRO:
826       fprintf (f, "(*macro* ");
827       display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
828       fprintf (f, ")");
829       break;
830     case NUMBER: fprintf (f, "%d", x->value); break;
831     case PAIR:
832       {
833         if (car (x) == &scm_circular) {
834           fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
835           return &scm_unspecified;
836         }
837         if (car (x) == &scm_closure) {
838           fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
839           return &scm_unspecified;
840         }
841         if (car (x) == &scm_quote) {
842           fprintf (f, "'");
843           return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
844         }
845         if (!cont) fprintf (f, "(");
846         display_ (f, car (x));
847         if (cdr (x)->type == PAIR)
848           display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
849         else if (cdr (x) != &scm_nil) {
850           fprintf (f, " . ");
851           display_ (f, cdr (x));
852         }
853         if (!cont) fprintf (f, ")");
854         break;
855       }
856     case VECTOR:
857       {
858         fprintf (f, "#(", x->length);
859         for (int i = 0; i < x->length; i++) {
860           if (x->vector[i].type == VECTOR
861               || (x->vector[i].type == REF
862                   && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
863             fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
864           else
865             display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
866         }
867         fprintf (f, ")");
868         break;
869       }
870     case REF: display_helper (f, x->ref, cont, "", true); break;
871     case FUNCTION: fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name); ;break;
872     default:
873       if (x->string)
874         {
875           scm *p = x->string;
876           assert (p);
877           while (p != &scm_nil) {
878             assert (p->car->type == CHAR);
879             fputc (p->car->value, f);
880             p = p->cdr;
881           }
882         }
883       else if (x->type != PAIR && x->name) fprintf (f, "%s", x->name);
884     }
885   return &scm_unspecified;
886 }
887
888 // READ
889
890 FILE *g_stdin;
891 int
892 getchar ()
893 {
894   return getc (g_stdin);
895 }
896
897 int
898 ungetchar (int c)
899 {
900   return ungetc (c, g_stdin);
901 }
902
903 int
904 peekchar ()
905 {
906   int c = getchar ();
907   ungetchar (c);
908   return c;
909 }
910
911 scm *
912 peek_char ()
913 {
914   return make_char (peekchar ());
915 }
916
917 scm *
918 read_char ()
919 {
920   return make_char (getchar ());
921 }
922
923 scm *
924 write_char (scm *x) ///((arity . n))
925 {
926   scm *c = car (x);
927   scm *p = cdr (x);
928   int fd = 1;
929   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
930   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
931   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
932   fputc (c->value, f);
933   return c;
934 }
935
936 scm *
937 unget_char (scm *c)
938 {
939   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
940   ungetchar (c->value);
941   return c;
942 }
943
944 int
945 readcomment (int c)
946 {
947   if (c == '\n') return c;
948   return readcomment (getchar ());
949 }
950
951 int
952 readblock (int c)
953 {
954   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
955   return readblock (getchar ());
956 }
957
958 scm *
959 readword (int c, scm *w, scm *a)
960 {
961   if (c == EOF && w == &scm_nil) return &scm_nil;
962   if (c == '\n' && w == &scm_nil) return readword (getchar (), w, a);
963   if (c == '\n' && w->car->value == '.' && w->cdr == &scm_nil) return &scm_dot;
964   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
965   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
966   if (c == '"' && w == &scm_nil) return readstring ();
967   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
968   if (c == '(' && w == &scm_nil) return readlist (a);
969   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
970   if (c == ')' && w == &scm_nil) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
971   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
972   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (symbol_unquote_splicing.string, a),
973                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
974                                                                          &scm_nil));}
975   if ((c == '\''
976        || c == '`'
977        || c == ',')
978       && w == &scm_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
979                                      cons (readword (getchar (), w, a),
980                                            &scm_nil));}
981   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == &scm_nil) {
982     getchar ();
983     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (symbol_unsyntax_splicing.string, a),
984                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
985                                                            &scm_nil));}
986     return cons (lookup (symbol_unsyntax.string, a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
987   }
988   if (c == '#' && (peekchar () == '\'' || peekchar () == '`') && w == &scm_nil) {
989     c = getchar ();
990     return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (c), &scm_nil)), a),
991                  cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));}
992   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
993   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
994   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
995   if (c == '#' && w == &scm_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
996   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
997   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
998   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), &scm_nil)), a);
999 }
1000
1001 scm *
1002 read_hex ()
1003 {
1004   int n = 0;
1005   int c = peekchar ();
1006   while ((c >= '0' && c <= '9')
1007          || (c >= 'A' && c <= 'F')
1008          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
1009     n <<= 4;
1010     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
1011     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
1012     else n+= c - '0';
1013     getchar ();
1014     c = peekchar ();
1015   }
1016   return make_number (n);
1017 }
1018
1019 scm *
1020 read_character ()
1021 {
1022   int c = getchar ();
1023   if (c >= '0' && c <= '7'
1024       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1025     c = c - '0';
1026     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1027       c <<= 3;
1028       c += getchar () - '0';
1029     }
1030   }
1031   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
1032       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1033     char buf[10];
1034     char *p = buf;
1035     *p++ = c;
1036     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1037       *p++ = getchar ();
1038     }
1039     *p = 0;
1040     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
1041     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
1042     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
1043     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
1044     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
1045     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
1046     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
1047     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
1048     else {
1049       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
1050       assert (!"char not supported");
1051     }
1052   }
1053   return make_char (c);
1054 }
1055
1056 scm *
1057 append_char (scm *x, int i)
1058 {
1059   return append2 (x, cons (make_char (i), &scm_nil));
1060 }
1061
1062 scm *
1063 readstring ()
1064 {
1065   scm *p = &scm_nil;
1066   int c = getchar ();
1067   while (true) {
1068     if (c == '"') break;
1069     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1070     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1071     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1072     else p = append_char (p, c);
1073     c = getchar ();
1074   }
1075   return make_string (p);
1076 }
1077
1078 int
1079 eat_whitespace (int c)
1080 {
1081   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1082   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1083   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1084   return c;
1085 }
1086
1087 scm *
1088 readlist (scm *a)
1089 {
1090   int c = getchar ();
1091   c = eat_whitespace (c);
1092   if (c == ')') return &scm_nil;
1093   scm *w = readword (c, &scm_nil, a);
1094   if (w == &scm_dot)
1095     return car (readlist (a));
1096   return cons (w, readlist (a));
1097 }
1098
1099 scm *
1100 read_env (scm *a)
1101 {
1102   return readword (getchar (), &scm_nil, a);
1103 }
1104
1105 scm *
1106 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
1107 {
1108   return cons (cons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x), a);
1109 }
1110
1111 scm *
1112 mes_environment () ///((internal))
1113 {
1114   scm *a = &scm_nil;
1115
1116   #include "mes.symbols.i"
1117
1118 #if BOOT
1119   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1120   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1121 #endif
1122   a = cons (cons (&symbol_begin, &scm_begin), a);
1123
1124 #include "posix.environment.i"
1125 #include "string.environment.i"
1126 #include "math.environment.i"
1127 #include "lib.environment.i"
1128 #include "mes.environment.i"
1129 //#include "quasiquote.environment.i"
1130 #include "define.environment.i"
1131 #include "type.environment.i"
1132
1133   a = add_environment (a, "sc-expand", &scm_f);
1134
1135   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1136   return a;
1137 }
1138
1139 scm *
1140 make_lambda (scm *args, scm *body)
1141 {
1142   return cons (&symbol_lambda, cons (args, body));
1143 }
1144
1145 scm *
1146 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1147 {
1148   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1149 }
1150
1151 scm *
1152 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1153 {
1154   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1155   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1156   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1157   return &scm_f;
1158 }
1159
1160 scm *
1161 read_input_file_env (scm *e, scm *a)
1162 {
1163   if (e == &scm_nil) return e;
1164   return cons (e, read_input_file_env (read_env (a), a));
1165 }
1166
1167 scm *
1168 load_env (scm *a)
1169 {
1170   return begin_env (read_input_file_env (read_env (a), a), a);
1171 }
1172
1173 #include "type.c"
1174 #include "define.c"
1175 #include "lib.c"
1176 #include "math.c"
1177 #include "posix.c"
1178 #include "quasiquote.c"
1179 #include "string.c"
1180
1181 int
1182 main (int argc, char *argv[])
1183 {
1184   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1185   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1186   g_stdin = stdin;
1187   scm *a = mes_environment ();
1188   display_ (stderr, load_env (a));
1189   fputs ("", stderr);
1190   return 0;
1191 }