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
  33 enum type {CHAR, MACRO, NUMBER, PAIR, SCM, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR,
  34            FUNCTION0, FUNCTION1, FUNCTION2, FUNCTION3, FUNCTIONn};
  35 struct scm_t;
  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
  42 typedef struct scm_t {
  43   enum type type;
  44   union {
  45     char const *name;
  46     struct scm_t* string;
  47     struct scm_t* car;
  48     struct scm_t* ref;
  49     int length;
  50   };
  51   union {
  52     int value;
  53     function0_t function0;
  54     function1_t function1;
  55     function2_t function2;
  56     function3_t function3;
  57     functionn_t functionn;
  58     struct scm_t* cdr;
  59     struct scm_t* macro;
  60     struct scm_t* vector;
  61     int hits;
  62   };
  63 } scm;
  64
  65 #include "define.environment.h"
  66 #include "lib.environment.h"
  67 #include "math.environment.h"
  68 #include "mes.environment.h"
  69 #include "quasiquote.environment.h"
  70 #include "string.environment.h"
  71 #include "type.environment.h"
  72
  73 scm *display_ (FILE* f, scm *x);
  74 scm *display_helper (FILE*, scm*, bool, char const*, bool);
  75
  76 scm scm_nil = {SCM, "()"};
  77 scm scm_dot = {SCM, "."};
  78 scm scm_f = {SCM, "#f"};
  79 scm scm_t = {SCM, "#t"};
  80 scm scm_undefined = {SCM, "*undefined*"};
  81 scm scm_unspecified = {SCM, "*unspecified*"};
  82 scm scm_closure = {SCM, "*closure*"};
  83 scm scm_circular = {SCM, "*circular*"};
  84 #if BOOT
  85 scm scm_label = {
  86   SCM, "label"};
  87 #endif
  88 scm scm_lambda = {SCM, "lambda"};
  89
  90 scm symbol_begin = {SCM, "begin"};
  91 scm symbol_if = {SCM, "if"};
  92 scm symbol_define = {SCM, "define"};
  93 scm symbol_define_macro = {SCM, "define-macro"};
  94 scm symbol_set_x = {SCM, "set!"};
  95
  96 scm symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
  97 scm symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
  98 scm symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
  99 scm symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
 100
 101 scm symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
 102 scm symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
 103 scm symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
 104 scm symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
 105 scm symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
 106
 107 scm symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 108 scm symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 109
 110
 111 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
 112 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
 113 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
 114 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
 115 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
 116 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
 117 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
 118 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
 119
 120 // PRIMITIVES
 121
 122 scm *
 123 car (scm *x)
 124 {
 125   assert (x->type == PAIR);
 126   return x->car;
 127 }
 128
 129 scm *
 130 cdr (scm *x)
 131 {
 132   assert (x->type == PAIR);
 133   return x->cdr;
 134 }
 135
 136 scm *
 137 alloc (int n)
 138 {
 139   return (scm*)malloc (n * sizeof (scm));
 140 }
 141
 142 scm *
 143 make_cell (scm *type, scm *car, scm *cdr)
 144 {
 145   scm *x = alloc (1);
 146   assert (type->type == NUMBER);
 147   x->type = type->value;
 148   if (type->value == CHAR || type->value == NUMBER) {
 149     if (car) x->car = car->car;
 150     if (cdr) x->cdr = cdr->cdr;
 151   } else {
 152     x->car = car;
 153     x->cdr = cdr;
 154   }
 155   return x;
 156 }
 157
 158 scm *
 159 cons (scm *x, scm *y)
 160 {
 161   scm t = {NUMBER, .value=PAIR};
 162   return make_cell (&t, x, y);
 163 }
 164
 165 scm *
 166 eq_p (scm *x, scm *y)
 167 {
 168   return (x == y
 169           || (x->type == CHAR && y->type == CHAR
 170               && x->value == y->value)
 171           || (x->type == NUMBER && y->type == NUMBER
 172               && x->value == y->value))
 173     ? &scm_t : &scm_f;
 174 }
 175
 176 scm *
 177 set_car_x (scm *x, scm *e)
 178 {
 179   assert (x->type == PAIR);
 180   x->car = e;
 181   return &scm_unspecified;
 182 }
 183
 184 scm *
 185 set_cdr_x (scm *x, scm *e)
 186 {
 187   assert (x->type == PAIR);
 188   cache_invalidate (x->cdr);
 189   x->cdr = e;
 190   return &scm_unspecified;
 191 }
 192
 193 scm *
 194 set_env_x (scm *x, scm *e, scm *a)
 195 {
 196   cache_invalidate (x);
 197   return set_cdr_x (assq (x, a), e);
 198 }
 199
 200 scm *
 201 quote (scm *x)
 202 {
 203   return cons (&symbol_quote, x);
 204 }
 205
 206 scm *
 207 quasiquote (scm *x)
 208 {
 209   return cons (&symbol_quasiquote, x);
 210 }
 211
 212 scm *
 213 quasisyntax (scm *x)
 214 {
 215   return cons (&symbol_quasisyntax, x);
 216 }
 217
 218 scm *
 219 pairlis (scm *x, scm *y, scm *a)
 220 {
 221   if (x == &scm_nil)
 222     return a;
 223   if (pair_p (x) == &scm_f)
 224     return cons (cons (x, y), a);
 225   return cons (cons (car (x), car (y)),
 226                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 227 }
 228
 229 scm *
 230 assq (scm *x, scm *a)
 231 {
 232   while (a != &scm_nil && eq_p (x, a->car->car) == &scm_f) a = a->cdr;
 233   return a != &scm_nil ? a->car : &scm_f;
 234 }
 235
 236 #define ENV_CACHE 1
 237 #define CACHE_SIZE 30
 238 #define ENV_HEAD 15
 239
 240 #if !ENV_CACHE
 241 scm *
 242 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
 243 {
 244   x = assq (x, a);
 245   if (x == &scm_f) return &scm_f;
 246   return x->cdr;
 247 }
 248 scm*cache_invalidate (scm*x){}
 249 scm*cache_invalidate_range (scm*p,scm*a){}
 250 scm*cache_save (scm*p){}
 251 scm*cache_lookup (scm*x){}
 252
 253 #else // ENV_CACHE
 254
 255 scm *env_cache_cars[CACHE_SIZE];
 256 scm *env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
 257 int cache_threshold = 0;
 258 scm *
 259 cache_save (scm *p)
 260 {
 261   int n = p->car->hits;
 262   if (n < cache_threshold) return &scm_unspecified;
 263   int j = -1;
 264   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 265     if (!env_cache_cars[i]) {
 266       j = i;
 267       break;
 268     }
 269     if (env_cache_cars[i] == p->car) return &scm_unspecified;
 270     if (n > env_cache_cars[i]->hits) {
 271       n = env_cache_cars[i]->hits;
 272       j = i;
 273     }
 274   }
 275   if (j >= 0) {
 276     cache_threshold = p->car->hits;
 277     env_cache_cars[j] = p->car;
 278     env_cache_cdrs[j] = p->cdr;
 279   }
 280   return &scm_unspecified;
 281 }
 282
 283 scm *
 284 cache_lookup (scm *x)
 285 {
 286   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 287     if (!env_cache_cars[i]) break;
 288     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
 289   }
 290   return &scm_undefined;
 291 }
 292
 293 scm *
 294 cache_invalidate (scm *x)
 295 {
 296   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 297     if (env_cache_cars[i] == x) {
 298       env_cache_cars[i] = 0;
 299       break;
 300     }
 301   }
 302   return &scm_unspecified;
 303 }
 304
 305 scm *
 306 cache_invalidate_range (scm *p, scm *a)
 307 {
 308   do {
 309     cache_invalidate (p->car->car);
 310     p = p->cdr;
 311   } while (p != a);
 312   return &scm_unspecified;
 313 }
 314
 315 scm *
 316 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
 317 {
 318   x->hits++;
 319   scm *c = cache_lookup (x);
 320   if (c != &scm_undefined) return c;
 321   int i = 0;
 322   while (a != &scm_nil && x != a->car->car) {i++;a = a->cdr;}
 323   if (a == &scm_nil) return &scm_undefined;
 324   if (i>ENV_HEAD) cache_save (a->car);
 325   return a->car->cdr;
 326 }
 327 #endif // ENV_CACHE
 328
 329 scm *
 330 evlis_env (scm *m, scm *a)
 331 {
 332   if (m == &scm_nil) return &scm_nil;
 333   if (m->type != PAIR) return builtin_eval (m, a);
 334   scm *e = builtin_eval (car (m), a);
 335   return cons (e, evlis_env (cdr (m), a));
 336 }
 337
 338 scm *
 339 apply_env (scm *fn, scm *x, scm *a)
 340 {
 341   if (fn->type != PAIR)
 342     {
 343       if (fn == &scm_car) return x->car->car;
 344       if (fn == &scm_cdr) return x->car->cdr;
 345       if (builtin_p (fn) == &scm_t)
 346         return call (fn, x);
 347       if (eq_p (fn, &symbol_call_with_values) == &scm_t)
 348         return call (&scm_call_with_values_env, append2 (x, cons (a, &scm_nil)));
 349       if (fn == &symbol_current_module) return a;
 350     }
 351   else if (fn->car == &scm_lambda) {
 352     scm *p = pairlis (cadr (fn), x, a);
 353     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 354     scm *r = begin (cddr (fn), cons (cons (&scm_closure, p), p));
 355     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 356     return r;
 357   }
 358   else if (fn->car == &scm_closure) {
 359     scm *args = caddr (fn);
 360     scm *body = cdddr (fn);
 361     a = cdadr (fn);
 362     a = cdr (a);
 363     scm *p = pairlis (args, x, a);
 364     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 365     scm *r = begin (body, cons (cons (&scm_closure, p), p));
 366     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 367     return r;
 368   }
 369 #if BOOT
 370   else if (fn->car == &scm_label)
 371     return apply_env (caddr (fn), x, cons (cons (cadr (fn), caddr (fn)), a));
 372 #endif
 373   scm *efn = builtin_eval (fn, a);
 374   if (efn == &scm_f || efn == &scm_t) assert (!"apply bool");
 375   if (efn->type == NUMBER) assert (!"apply number");
 376   if (efn->type == STRING) assert (!"apply string");
 377   return apply_env (efn, x, a);
 378 }
 379
 380 scm *
 381 builtin_eval (scm *e, scm *a)
 382 {
 383   if (builtin_p (e) == &scm_t) return e;
 384   if (e->type == SCM) return e;
 385
 386   e = expand_macro_env (e, a);
 387
 388   if (e->type == SYMBOL) {
 389     scm *y = assq_ref_cache (e, a);
 390     if (y == &scm_undefined) {
 391       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
 392       display_ (stderr, e);
 393       fprintf (stderr, "\n");
 394       assert (!"unbound variable");
 395     }
 396     return y;
 397   }
 398   else if (e->type != PAIR)
 399     return e;
 400   else if (e->car->type != PAIR)
 401     {
 402       if (e->car == &symbol_quote)
 403         return cadr (e);
 404       if (e->car == &symbol_syntax)
 405         return e;
 406       if (e->car == &symbol_begin)
 407         return begin (e, a);
 408       if (e->car == &scm_lambda)
 409         return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
 410       if (e->car == &scm_closure)
 411         return e;
 412       if (e->car == &symbol_if)
 413         return builtin_if (cdr (e), a);
 414 #if !BOOT
 415       if (e->car == &symbol_define)
 416         return define (e, a);
 417       if (e->car == &symbol_define_macro)
 418         return define (e, a);
 419 #else
 420       if (e->car == &symbol_define) {
 421         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
 422         display_ (stderr,
 423                   e->cdr->car->type == SYMBOL
 424                   ? e->cdr->car->string
 425                   : e->cdr->car->car->string);
 426         fprintf (stderr, "\n");
 427       }
 428       assert (e->car != &symbol_define);
 429       assert (e->car != &symbol_define_macro);
 430 #endif
 431       if (e->car == &symbol_set_x)
 432         return set_env_x (cadr (e), builtin_eval (caddr (e), a), a);
 433 #if QUASIQUOTE
 434       if (e->car == &symbol_unquote)
 435         return builtin_eval (cadr (e), a);
 436       if (e->car == &symbol_quasiquote)
 437         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
 438       if (e->car == &symbol_unsyntax)
 439         return builtin_eval (cadr (e), a);
 440       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
 441         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
 442 #endif //QUASIQUOTE
 443     }
 444   return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
 445 }
 446
 447 scm *
 448 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
 449 {
 450   scm *macro;
 451   if (e->type == PAIR
 452       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
 453     return expand_macro_env (apply_env (macro, e->cdr, a), a);
 454   return e;
 455 }
 456
 457 scm *
 458 begin (scm *e, scm *a)
 459 {
 460   scm *r = &scm_unspecified;
 461   while (e != &scm_nil) {
 462     r = builtin_eval (e->car, a);
 463     e = e->cdr;
 464   }
 465   return r;
 466 }
 467
 468 scm *
 469 builtin_if (scm *e, scm *a)
 470 {
 471   if (builtin_eval (car (e), a) != &scm_f)
 472     return builtin_eval (cadr (e), a);
 473   if (cddr (e) != &scm_nil)
 474     return builtin_eval (caddr (e), a);
 475   return &scm_unspecified;
 476 }
 477
 478 //Helpers
 479
 480 scm *
 481 display (scm *x) ///((args . n))
 482 {
 483   scm *e = car (x);
 484   scm *p = cdr (x);
 485   int fd = 1;
 486   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->hits;
 487   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 488   return display_helper (f, e, false, "", false);
 489 }
 490
 491 scm *
 492 display_ (FILE* f, scm *x)
 493 {
 494   return display_helper (f, x, false, "", false);
 495 }
 496
 497 scm *
 498 call (scm *fn, scm *x)
 499 {
 500   if (fn->type == FUNCTION0)
 501     return fn->function0 ();
 502   if (x->car->type == VALUES)
 503     x = cons (x->car->cdr->car, &scm_nil);
 504   if (fn->type == FUNCTION1)
 505     return fn->function1 (car (x));
 506   if (fn->type == FUNCTION2)
 507     return fn->function2 (car (x), cadr (x));
 508   if (fn->type == FUNCTION3)
 509     return fn->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
 510   if (fn->type == FUNCTIONn)
 511     return fn->functionn (x);
 512   return &scm_unspecified;
 513 }
 514
 515 scm *
 516 append2 (scm *x, scm *y)
 517 {
 518   if (x == &scm_nil) return y;
 519   assert (x->type == PAIR);
 520   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 521 }
 522
 523 scm *
 524 append (scm *x) ///((args . n))
 525  {
 526   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
 527   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 528  }
 529
 530 scm *
 531 make_char (int x)
 532 {
 533   scm t = {NUMBER, .value=CHAR};
 534   scm n = {NUMBER, .value=x};
 535   return make_cell (&t, &n, &n);
 536 }
 537
 538 scm *
 539 make_macro (scm *name, scm *x)
 540 {
 541   scm t = {NUMBER, .value=MACRO};
 542   return make_cell (&t, name->string, x);
 543 }
 544
 545 scm *
 546 make_number (int x)
 547 {
 548   scm t = {NUMBER, .value=NUMBER};
 549   scm n = {NUMBER, .value=x};
 550   return make_cell (&t, &n, &n);
 551 }
 552
 553 scm *
 554 make_ref (scm *x)
 555 {
 556   scm t = {NUMBER, .value=REF};
 557   return make_cell (&t, x, x);
 558 }
 559
 560 scm *
 561 make_string (scm *x)
 562 {
 563   scm t = {NUMBER, .value=STRING};
 564   return make_cell (&t, x, 0);
 565 }
 566
 567 scm *
 568 cstring_to_list (char const* s)
 569 {
 570   scm *p = &scm_nil;
 571   while (s && *s)
 572     p = append2 (p, cons (make_char (*s++), &scm_nil));
 573   return p;
 574 }
 575
 576 scm *symbols = 0;
 577
 578 scm *
 579 list_of_char_equal_p (scm *a, scm *b)
 580 {
 581   while (a != &scm_nil && b != &scm_nil && a->car->value == b->car->value) {
 582     assert (a->car->type == CHAR);
 583     assert (b->car->type == CHAR);
 584     a = a->cdr;
 585     b = b->cdr;
 586   }
 587   return (a == &scm_nil && b == &scm_nil) ? &scm_t : &scm_f;
 588 }
 589
 590 scm *
 591 internal_lookup_symbol (scm *s)
 592 {
 593   scm *x = symbols;
 594   while (x) {
 595     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
 596     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
 597     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
 598     // #\etx.
 599     if (x->car->string->type != PAIR)
 600       x->car->string = cstring_to_list (x->car->name);
 601     if (list_of_char_equal_p (x->car->string, s) == &scm_t) break;
 602     x = x->cdr;
 603   }
 604   if (x) x = x->car;
 605   return x;
 606 }
 607
 608 scm *
 609 internal_make_symbol (scm *s)
 610 {
 611   scm t = {NUMBER, .value=SYMBOL};
 612   scm *x = make_cell (&t, s, 0);
 613   symbols = cons (x, symbols);
 614   return x;
 615 }
 616
 617 scm *
 618 make_symbol (scm *s)
 619 {
 620   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
 621   return x ? x : internal_make_symbol (s);
 622 }
 623
 624 scm *
 625 make_vector (scm *n)
 626 {
 627   scm t = {NUMBER, .value=VECTOR};
 628   scm *v = alloc (n->value);
 629   scm *x = make_cell (&t, (scm*)(long)n->value, v);
 630   for (int i=0; i<n->value; i++) x->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
 631   return x;
 632 }
 633
 634 scm *
 635 values (scm *x) ///((args . n))
 636 {
 637   scm *v = cons (0, x);
 638   v->type = VALUES;
 639   return v;
 640 }
 641
 642 scm *
 643 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
 644 {
 645   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
 646   if (v->type == VALUES)
 647     v = v->cdr;
 648   return apply_env (consumer, v, a);
 649 }
 650
 651 scm *
 652 vector_length (scm *x)
 653 {
 654   assert (x->type == VECTOR);
 655   return make_number (x->length);
 656 }
 657
 658 scm *
 659 vector_ref (scm *x, scm *i)
 660 {
 661   assert (x->type == VECTOR);
 662   assert (i->value < x->length);
 663   scm *e = &x->vector[i->value];
 664   if (e->type == REF) e = e->ref;
 665   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
 666   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
 667   return e;
 668 }
 669
 670 scm *
 671 vector_entry (scm *x) {
 672   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
 673   return x;
 674 }
 675
 676 scm *
 677 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
 678 {
 679   assert (x->type == VECTOR);
 680   assert (i->value < x->length);
 681   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
 682   return &scm_unspecified;
 683 }
 684
 685 scm *
 686 lookup (scm *s, scm *a)
 687 {
 688   if (isdigit (s->car->value) || (s->car->value == '-' && s->cdr != &scm_nil)) {
 689     scm *p = s;
 690     int sign = 1;
 691     if (s->car->value == '-') {
 692       sign = -1;
 693       p = s->cdr;
 694     }
 695     int n = 0;
 696     while (p != &scm_nil && isdigit (p->car->value)) {
 697       n *= 10;
 698       n += p->car->value - '0';
 699       p = p->cdr;
 700     }
 701     if (p == &scm_nil) return make_number (n * sign);
 702   }
 703
 704   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
 705   if (x) return x;
 706
 707   if (s->cdr == &scm_nil) {
 708     if (s->car->value == '\'') return &symbol_quote;
 709     if (s->car->value == '`') return &symbol_quasiquote;
 710     if (s->car->value == ',') return &symbol_unquote;
 711   }
 712   else if (s->cdr->cdr == &scm_nil) {
 713     if (s->car->value == ',' && s->cdr->car->value == '@') return &symbol_unquote_splicing;
 714     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '\'') return &symbol_syntax;
 715     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '`') return &symbol_quasisyntax;
 716     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',') return &symbol_unsyntax;
 717   }
 718   else if (s->cdr->cdr->cdr == &scm_nil) {
 719     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',' && s->cdr->cdr->car->value == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
 720     if (s->car->value == 'E' && s->cdr->car->value == 'O' && s->cdr->cdr->car->value == 'F') {
 721       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
 722       return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
 723     }
 724   }
 725
 726   return internal_make_symbol (s);
 727 }
 728
 729 scm *
 730 lookup_char (int c, scm *a)
 731 {
 732   return lookup (cons (make_char (c), &scm_nil), a);
 733 }
 734
 735 scm *
 736 list_to_vector (scm *x)
 737 {
 738   scm n = {NUMBER, .value=length (x)->value};
 739   scm *v = make_vector (&n);
 740   scm *p = v->vector;
 741   while (x != &scm_nil)
 742     {
 743       *p++ = *vector_entry (car (x));
 744       x = cdr (x);
 745     }
 746   return v;
 747 }
 748
 749 scm *
 750 newline (scm *p) ///((args . n))
 751 {
 752   int fd = 1;
 753   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 754   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 755   fputs ("\n", f);
 756   return &scm_unspecified;
 757 }
 758
 759 scm *
 760 force_output (scm *p) ///((args . n))
 761 {
 762   int fd = 1;
 763   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 764   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 765   fflush (f);
 766 }
 767
 768 scm *
 769 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
 770 {
 771   scm *r;
 772   fprintf (f, "%s", sep);
 773   if (x->type == CHAR && x->value == char_nul.value) fprintf (f, "#\\%s", char_nul.name);
 774   else if (x->type == CHAR && x->value == char_backspace.value) fprintf (f, "#\\%s", char_backspace.name);
 775   else if (x->type == CHAR && x->value == char_tab.value) fprintf (f, "#\\%s", char_tab.name);
 776   else if (x->type == CHAR && x->value == char_newline.value) fprintf (f, "#\\%s", char_newline.name);
 777   else if (x->type == CHAR && x->value == char_vt.value) fprintf (f, "#\\%s", char_vt.name);
 778   else if (x->type == CHAR && x->value == char_page.value) fprintf (f, "#\\%s", char_page.name);
 779   else if (x->type == CHAR && x->value == char_return.value) fprintf (f, "#\\%s", char_return.name);
 780   else if (x->type == CHAR && x->value == char_space.value) fprintf (f, "#\\%s", char_space.name);
 781   else if (x->type == CHAR) fprintf (f, "#\\%c", x->value);
 782   else if (x->type == MACRO) {
 783     fprintf (f, "(*macro* ");
 784     display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
 785     fprintf (f, ")");
 786   }
 787   else if (x->type == NUMBER) fprintf (f, "%d", x->value);
 788   else if (x->type == PAIR) {
 789     if (car (x) == &scm_circular) {
 790       fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
 791       return &scm_unspecified;
 792     }
 793     if (car (x) == &scm_closure) {
 794       fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
 795       return &scm_unspecified;
 796     }
 797     if (car (x) == &scm_quote) {
 798       fprintf (f, "'");
 799       return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
 800     }
 801     if (!cont) fprintf (f, "(");
 802     display_ (f, car (x));
 803     if (cdr (x)->type == PAIR)
 804       display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
 805     else if (cdr (x) != &scm_nil) {
 806       fprintf (f, " . ");
 807       display_ (f, cdr (x));
 808     }
 809     if (!cont) fprintf (f, ")");
 810   }
 811   else if (x->type == VECTOR) {
 812     fprintf (f, "#(", x->length);
 813     for (int i = 0; i < x->length; i++) {
 814       if (x->vector[i].type == VECTOR
 815           || (x->vector[i].type == REF
 816               && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
 817         fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
 818       else
 819         display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
 820     }
 821     fprintf (f, ")");
 822   }
 823   else if (x->type == REF) display_helper (f, x->ref, cont, "", true);
 824   else if (builtin_p (x) == &scm_t) fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name);
 825   else if (x->type != PAIR && x->string) {
 826     scm *p = x->string;
 827     assert (p);
 828     while (p != &scm_nil) {
 829       assert (p->car->type == CHAR);
 830       fputc (p->car->value, f);
 831       p = p->cdr;
 832     }
 833   }
 834   else if (x->type != PAIR && x->name) fprintf (f, "%s", x->name);
 835
 836   return &scm_unspecified;
 837 }
 838
 839 // READ
 840
 841 int
 842 ungetchar (int c)
 843 {
 844   return ungetc (c, stdin);
 845 }
 846
 847 int
 848 peekchar ()
 849 {
 850   int c = getchar ();
 851   ungetchar (c);
 852   return c;
 853 }
 854
 855 scm *
 856 peek_char ()
 857 {
 858   return make_char (peekchar ());
 859 }
 860
 861 scm *
 862 read_char ()
 863 {
 864   return make_char (getchar ());
 865 }
 866
 867 scm *
 868 write_char (scm *x) ///((args . n))
 869 {
 870   scm *c = car (x);
 871   scm *p = cdr (x);
 872   int fd = 1;
 873   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 874   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 875   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
 876   fputc (c->value, f);
 877   return c;
 878 }
 879
 880 scm *
 881 unget_char (scm *c)
 882 {
 883   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
 884   ungetchar (c->value);
 885   return c;
 886 }
 887
 888 int
 889 readcomment (int c)
 890 {
 891   if (c == '\n') return c;
 892   return readcomment (getchar ());
 893 }
 894
 895 int
 896 readblock (int c)
 897 {
 898   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
 899   return readblock (getchar ());
 900 }
 901
 902 scm *
 903 readword (int c, scm *w, scm *a)
 904 {
 905   if (c == EOF && w == &scm_nil) return &scm_nil;
 906   if (c == '\n' && w == &scm_nil) return readword (getchar (), w, a);
 907   if (c == '\n' && w->car->value == '.' && w->cdr == &scm_nil) return &scm_dot;
 908   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
 909   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
 910   if (c == '"' && w == &scm_nil) return readstring ();
 911   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 912   if (c == '(' && w == &scm_nil) return readlist (a);
 913   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 914   if (c == ')' && w == &scm_nil) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
 915   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 916   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (symbol_unquote_splicing.string, a),
 917                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
 918                                                                          &scm_nil));}
 919   if ((c == '\''
 920        || c == '`'
 921        || c == ',')
 922       && w == &scm_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
 923                                      cons (readword (getchar (), w, a),
 924                                            &scm_nil));}
 925   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == &scm_nil) {
 926     getchar ();
 927     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (symbol_unsyntax_splicing.string, a),
 928                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
 929                                                            &scm_nil));}
 930     return cons (lookup (symbol_unsyntax.string, a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
 931   }
 932   if (c == '#'
 933      && (peekchar () == '\''
 934          || peekchar () == '`')
 935       && w == &scm_nil) {return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (getchar ()), &scm_nil)), a),
 936                           cons (readword (getchar (), w, a),
 937                                 &scm_nil));}
 938   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
 939   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
 940   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
 941   if (c == '#' && w == &scm_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
 942   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 943   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
 944   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), &scm_nil)), a);
 945 }
 946
 947 scm *
 948 read_hex ()
 949 {
 950   int n = 0;
 951   int c = peekchar ();
 952   while ((c >= '0' && c <= '9')
 953          || (c >= 'A' && c <= 'F')
 954          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
 955     n <<= 4;
 956     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
 957     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
 958     else n+= c - '0';
 959     getchar ();
 960     c = peekchar ();
 961   }
 962   return make_number (n);
 963 }
 964
 965 scm *
 966 read_character ()
 967 {
 968   int c = getchar ();
 969   if (c >= '0' && c <= '7'
 970       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
 971     c = c - '0';
 972     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
 973       c <<= 3;
 974       c += getchar () - '0';
 975     }
 976   }
 977   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
 978       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
 979     char buf[10];
 980     char *p = buf;
 981     *p++ = c;
 982     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
 983       *p++ = getchar ();
 984     }
 985     *p = 0;
 986     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
 987     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
 988     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
 989     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
 990     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
 991     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
 992     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
 993     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
 994     else {
 995       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
 996       assert (!"char not supported");
 997     }
 998   }
 999   return make_char (c);
1000 }
1001
1002 scm *
1003 append_char (scm *x, int i)
1004 {
1005   return append2 (x, cons (make_char (i), &scm_nil));
1006 }
1007
1008 scm *
1009 readstring ()
1010 {
1011   scm *p = &scm_nil;
1012   int c = getchar ();
1013   while (true) {
1014     if (c == '"') break;
1015     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1016     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1017     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1018     else p = append_char (p, c);
1019     c = getchar ();
1020   }
1021   return make_string (p);
1022 }
1023
1024 int
1025 eat_whitespace (int c)
1026 {
1027   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1028   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1029   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1030   return c;
1031 }
1032
1033 scm *
1034 readlist (scm *a)
1035 {
1036   int c = getchar ();
1037   c = eat_whitespace (c);
1038   if (c == ')') return &scm_nil;
1039   scm *w = readword (c, &scm_nil, a);
1040   if (w == &scm_dot)
1041     return car (readlist (a));
1042   return cons (w, readlist (a));
1043 }
1044
1045 scm *
1046 read_env (scm *a)
1047 {
1048   return readword (getchar (), &scm_nil, a);
1049 }
1050
1051 scm *
1052 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
1053 {
1054   return cons (cons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x), a);
1055 }
1056
1057 scm *
1058 mes_environment () ///((internal))
1059 {
1060   scm *a = &scm_nil;
1061
1062   #include "mes.symbols.i"
1063
1064 #if BOOT
1065   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1066   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1067 #endif
1068
1069 #include "string.environment.i"
1070 #include "math.environment.i"
1071 #include "lib.environment.i"
1072 #include "mes.environment.i"
1073 #include "define.environment.i"
1074 #include "type.environment.i"
1075
1076   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1077   return a;
1078 }
1079
1080 scm *
1081 make_lambda (scm *args, scm *body)
1082 {
1083   return cons (&scm_lambda, cons (args, body));
1084 }
1085
1086 scm *
1087 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1088 {
1089   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1090 }
1091
1092 scm *
1093 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1094 {
1095   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1096   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1097   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1098   return &scm_f;
1099 }
1100
1101 scm *
1102 read_file (scm *e, scm *a)
1103 {
1104   if (e == &scm_nil) return e;
1105 #if DEBUG
1106   scm *x = cons (e, read_file (read_env (a), a));
1107   display_ (stderr, x);
1108 #else
1109   return cons (e, read_file (read_env (a), a));
1110 #endif
1111 }
1112
1113 #include "type.c"
1114 #include "define.c"
1115 #include "lib.c"
1116 #include "math.c"
1117 #include "quasiquote.c"
1118 #include "string.c"
1119
1120 int
1121 main (int argc, char *argv[])
1122 {
1123   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1124   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1125   scm *a = mes_environment ();
1126   display_ (stderr, begin (read_file (read_env (a), a), a));
1127   fputs ("", stderr);
1128   return 0;
1129 }