core: Expose command line.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 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 <errno.h>
25 #include <limits.h>
26 #include <stdio.h>
27 #include <string.h>
28 #include <stdlib.h>
29 #include <stdbool.h>
30
31 #define DEBUG 0
32 #define FIXED_PRIMITIVES 1
33
34 int ARENA_SIZE = 100000;
35 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
36 int GC_SAFETY = 100;
37
38 typedef int SCM;
39 enum type_t {CHAR, CLOSURE, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, REF, SPECIAL, STRING, SYMBOL, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
40 typedef SCM (*function0_t) (void);
41 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
42 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
43 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
44 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
45 typedef struct function_t {
46   union {
47     function0_t function0;
48     function1_t function1;
49     function2_t function2;
50     function3_t function3;
51     functionn_t functionn;
52   };
53   int arity;
54 } function;
55 struct scm_t;
56 typedef struct scm_t {
57   enum type_t type;
58   union {
59     char const *name;
60     SCM string;
61     SCM car;
62     SCM ref;
63     int length;
64   };
65   union {
66     int value;
67     int function;
68     SCM cdr;
69     SCM closure;
70     SCM macro;
71     SCM vector;
72     int hits;
73   };
74 } scm;
75
76 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
77 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
78 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
79 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
80 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
81 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
82 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
83 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
84 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
85 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
86
87 scm scm_symbol_dot = {SYMBOL, "*dot*"};
88 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
89 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
90 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
91 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
92
93 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
94
95 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
96 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
97 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
98
99 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
100 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
101 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
102 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
103 scm scm_symbol_write = {SYMBOL, "write"};
104 scm scm_symbol_display = {SYMBOL, "display"};
105 scm scm_symbol_argv = {SYMBOL, "argv"};
106
107 scm scm_symbol_mes_version = {SYMBOL, "%version"};
108 scm scm_symbol_mes_prefix = {SYMBOL, "%prefix"};
109
110 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
111 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
112 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
113 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
114 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
115
116 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
117 scm *g_cells;
118 scm *g_news = 0;
119
120 #include "mes.symbols.h"
121
122 SCM tmp;
123 SCM tmp_num;
124 SCM tmp_num2;
125 SCM tmp_num3;
126 SCM tmp_num4;
127
128 function functions[200];
129 int g_function = 0;
130
131 SCM g_symbols = 0;
132 SCM g_stack = 0;
133 SCM r0 = 0; // a/env
134 SCM r1 = 0; // param 1
135 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
136 SCM r3 = 0; // continuation
137
138 #include "lib.h"
139 #include "math.h"
140 #include "mes.h"
141 #include "posix.h"
142 #include "reader.h"
143
144 #define CAR(x) g_cells[x].car
145 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
146 #define HITS(x) g_cells[x].hits
147 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
148 #define NAME(x) g_cells[x].name
149 #define STRING(x) g_cells[x].string
150 #define TYPE(x) g_cells[x].type
151 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
152 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
153 #define REF(x) g_cells[x].ref
154 #define VALUE(x) g_cells[x].value
155 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
156 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
157 #define NCAR(x) g_news[x].car
158 #define NTYPE(x) g_news[x].type
159
160 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
161 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
162 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
163 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
164 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
165 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
166 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
167
168 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
169 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
170 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0)
171 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0)
172
173 int error (char const* msg, SCM x);
174 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
175
176 SCM
177 tmp_num_ (int x)
178 {
179   g_cells[tmp_num].value = x;
180   return tmp_num;
181 }
182
183 SCM
184 tmp_num2_ (int x)
185 {
186   g_cells[tmp_num2].value = x;
187   return tmp_num2;
188 }
189
190 SCM
191 alloc (int n)
192 {
193   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
194   SCM x = g_free.value;
195   g_free.value += n;
196   return x;
197 }
198
199 SCM
200 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
201 {
202   SCM x = alloc (1);
203   assert (TYPE (type) == NUMBER);
204   TYPE (x) = VALUE (type);
205   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
206     if (car) CAR (x) = CAR (car);
207     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
208   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
209     if (car) CAR (x) = car;
210     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
211   } else {
212     CAR (x) = car;
213     CDR (x) = cdr;
214   }
215   return x;
216 }
217
218 SCM
219 cons (SCM x, SCM y)
220 {
221   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
222   return make_cell (tmp_num, x, y);
223 }
224
225 SCM
226 car (SCM x)
227 {
228   if (TYPE (x) != PAIR) error ("car: not pair: ", x);
229   return CAR (x);
230 }
231
232 SCM
233 cdr (SCM x)
234 {
235   if (TYPE (x) != PAIR) error ("cdr: not pair: ", x);
236   return CDR (x);
237 }
238
239 SCM
240 type_ (SCM x)
241 {
242   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
243 }
244
245 SCM
246 car_ (SCM x)
247 {
248   return (TYPE (CAR (x)) == PAIR
249           || TYPE (CAR (x)) == REF
250           || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
251           || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
252           || TYPE (CAR (x)) == STRING) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
253 }
254
255 SCM
256 cdr_ (SCM x)
257 {
258   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
259           || TYPE (CDR (x)) == REF
260           || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
261           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
262           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
263 }
264
265 SCM
266 eq_p (SCM x, SCM y)
267 {
268   return (x == y
269           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
270                && STRING (x) == STRING (y)))
271           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
272               && VALUE (x) == VALUE (y))
273           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
274               && VALUE (x) == VALUE (y)))
275     ? cell_t : cell_f;
276 }
277
278 SCM
279 set_car_x (SCM x, SCM e)
280 {
281   assert (TYPE (x) == PAIR);
282   CAR (x) = e;
283   return cell_unspecified;
284 }
285
286 SCM
287 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
288 {
289   if (TYPE (x) != PAIR) error ("set-cdr!: not pair: ", x);
290   CDR (x) = e;
291   return cell_unspecified;
292 }
293
294 SCM
295 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
296 {
297   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
298   if (TYPE (p) != PAIR) error ("set-env!: not pair: ", x);
299   return set_cdr_x (p, e);
300 }
301
302 SCM
303 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
304 {
305   if (x == cell_nil)
306     return a;
307   if (TYPE (x) != PAIR)
308     return cons (cons (x, y), a);
309   return cons (cons (car (x), car (y)),
310                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
311 }
312
313 SCM
314 assq (SCM x, SCM a)
315 {
316   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
317   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
318 }
319
320 SCM
321 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
322 {
323   x = assq (x, a);
324   if (x == cell_f) return cell_undefined;
325   return cdr (x);
326 }
327
328 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
329 enum eval_apply_t g_target;
330
331 SCM
332 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
333 {
334   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
335   r1 = e;
336   r0 = cl;
337   return cell_unspecified;
338 }
339
340 SCM
341 eval_apply ()
342 {
343   switch (g_target)
344     {
345     case EVLIS: goto evlis;
346     case APPLY: goto apply;
347     case EVAL: goto eval;
348     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
349     case BEGIN: goto begin;
350     case IF: goto label_if;
351     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
352     }
353
354  evlis:
355   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
356   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
357   r2 = eval_env (car (r1), r0);
358   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
359   return cons (r2, r1);
360
361  apply:
362   switch (TYPE (car (r1)))
363     {
364     case FUNCTION: {
365       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
366       return call (car (r1), cdr (r1));
367     }
368     case CLOSURE:
369       {
370         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
371         SCM formals = cadr (cl);
372         SCM body = cddr (cl);
373         SCM aa = cdar (cl);
374         aa = cdr (aa);
375         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
376         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
377         call_lambda (body, p, aa, r0);
378         goto begin;
379       }
380     case SYMBOL:
381       {
382         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
383           {
384             r1 = cdr (r1);
385             goto call_with_values;
386           }
387         if (car (r1) == cell_symbol_current_module) return r0;
388         break;
389       }
390     case PAIR:
391       {
392         switch (caar (r1))
393           {
394           case cell_symbol_lambda:
395             {
396               SCM formals = cadr (car (r1));
397               SCM body = cddr (car (r1));
398               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
399               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
400               call_lambda (body, p, p, r0);
401               goto begin;
402             }
403           }
404       }
405     }
406   SCM e = eval_env (car (r1), r0);
407   check_apply (e, car (r1));
408   r1 = cons (e, cdr (r1));
409   goto apply;
410
411  eval:
412   switch (TYPE (r1))
413     {
414     case PAIR:
415       {
416         switch (car (r1))
417           {
418 #if FIXED_PRIMITIVES
419           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
420           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
421           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
422               return cons (CAR (m), CADR (m));}
423           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
424 #endif // FIXED_PRIMITIVES
425           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
426           case cell_symbol_begin: goto begin;
427           case cell_symbol_lambda:
428             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
429           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto label_if;}
430           case cell_symbol_set_x: {
431             SCM x = eval_env (car (cddr (r1)), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
432           }
433           default: {
434             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
435             if (x != r1)
436               {
437                 if (TYPE (x) == PAIR)
438                   {
439                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
440                     set_car_x (r1, car (x));
441                   }
442                 r1 = x;
443                 goto eval;
444               }
445             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
446             r1 = cons (car (r1), m);
447             goto apply;
448           }
449           }
450       }
451     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
452     default: return r1;
453     }
454
455   SCM macro;
456   SCM expanders;
457  macro_expand:
458   if (TYPE (r1) == PAIR
459       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
460     {
461       r1 = cons (macro, CDR (r1));
462       goto apply;
463     }
464   else if (TYPE (r1) == PAIR
465            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
466            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
467            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
468     {
469       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
470       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
471         {
472           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
473           goto apply;
474         }
475     }
476   return r1;
477
478   SCM r;
479  begin:
480   r = cell_unspecified;
481   while (r1 != cell_nil) {
482     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
483       {
484         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
485           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
486         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
487           {
488             SCM f = read_input_file_env (r0);
489             r1 = append2 (f, cdr (r1));
490           }
491       }
492     if (CDR (r1) == cell_nil)
493       {
494         r1 = car (r1);
495         goto eval;
496       }
497     r = eval_env (car (r1), r0);
498     r1 = CDR (r1);
499   }
500   return r;
501
502   SCM x;
503  label_if:
504   x = eval_env (car (r1), r0);
505   if (x != cell_f)
506     {
507       r1 = cadr (r1);
508       goto eval;
509     }
510   if (cddr (r1) != cell_nil)
511     {
512       r1 = car (cddr (r1));
513       goto eval;
514     }
515   return cell_unspecified;
516
517   SCM v;
518  call_with_values:
519   v = apply_env (car (r1), cell_nil, r0);
520   if (TYPE (v) == VALUES)
521     v = CDR (v);
522   r1 = cons (cadr (r1), v);
523   goto apply;
524 }
525
526 SCM
527 call (SCM fn, SCM x)
528 {
529   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
530       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
531     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
532   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
533       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
534     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
535   switch (FUNCTION (fn).arity)
536     {
537     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
538     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
539     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
540     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
541     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
542     }
543
544   return cell_unspecified;
545 }
546
547 SCM
548 gc_peek_frame ()
549 {
550   SCM frame = car (g_stack);
551   r1 = car (frame);
552   r2 = cadr (frame);
553   r3 = car (cddr (frame));
554   r0 = cadr (cddr (frame));
555   return frame;
556 }
557
558 SCM
559 gc_pop_frame ()
560 {
561   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
562   g_stack = cdr (g_stack);
563   return frame;
564 }
565
566 SCM
567 gc_push_frame ()
568 {
569   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
570   return g_stack = cons (frame, g_stack);
571 }
572
573 SCM
574 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a)
575 {
576   gc_push_frame ();
577   r1 = p1;
578   r0 = a;
579   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
580     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
581
582   SCM r = f ();
583   gc_pop_frame ();
584   return r;
585 }
586
587 SCM
588 evlis_env (SCM m, SCM a)
589 {
590   g_target = EVLIS;
591   return vm_call (eval_apply, m, a);
592 }
593
594 SCM
595 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
596 {
597   g_target = APPLY;
598   return vm_call (eval_apply, cons (fn, x), a);
599 }
600
601 SCM
602 eval_env (SCM e, SCM a)
603 {
604   g_target = EVAL;
605   return vm_call (eval_apply, e, a);
606 }
607
608 SCM
609 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
610 {
611   g_target = MACRO_EXPAND;
612   return vm_call (eval_apply, e, a);
613 }
614
615 SCM
616 begin_env (SCM e, SCM a)
617 {
618   g_target = BEGIN;
619   return vm_call (eval_apply, e, a);
620 }
621
622 SCM
623 if_env (SCM e, SCM a)
624 {
625   g_target = IF;
626   return vm_call (eval_apply, e, a);
627 }
628
629 SCM
630 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
631 {
632   g_target = CALL_WITH_VALUES;
633   return vm_call (eval_apply, cons (producer, cons (consumer, cell_nil)), a);
634 }
635
636 SCM
637 append2 (SCM x, SCM y)
638 {
639   if (x == cell_nil) return y;
640   assert (TYPE (x) == PAIR);
641   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
642 }
643
644 SCM
645 append (SCM x) ///((arity . n))
646  {
647   if (x == cell_nil) return cell_nil;
648   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
649   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
650  }
651
652 SCM
653 cstring_to_list (char const* s)
654 {
655   SCM p = cell_nil;
656   int i = strlen (s);
657   while (i--)
658     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
659   return p;
660 }
661
662 SCM
663 null_p (SCM x)
664 {
665   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
666 }
667
668 SCM
669 make_symbol_ (SCM s)
670 {
671   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
672   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
673   g_symbols = cons (x, g_symbols);
674   return x;
675 }
676
677 SCM
678 make_symbol (SCM s)
679 {
680   SCM x = lookup_symbol_ (s);
681   return x ? x : make_symbol_ (s);
682 }
683
684 SCM
685 make_vector (SCM n)
686 {
687   int k = VALUE (n);
688   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
689   SCM v = alloc (k);
690   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
691   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
692   return x;
693 }
694
695 SCM
696 arity_ (SCM x)
697 {
698   assert (TYPE (x) == FUNCTION);
699   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
700 }
701
702 SCM
703 values (SCM x) ///((arity . n))
704 {
705   SCM v = cons (0, x);
706   TYPE (v) = VALUES;
707   return v;
708 }
709
710 SCM
711 vector_length (SCM x)
712 {
713   assert (TYPE (x) == VECTOR);
714   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
715 }
716
717 SCM
718 vector_ref (SCM x, SCM i)
719 {
720   assert (TYPE (x) == VECTOR);
721   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
722   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
723   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
724   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
725   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
726   return e;
727 }
728
729 SCM
730 vector_entry (SCM x) {
731   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
732   return x;
733 }
734
735 SCM
736 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
737 {
738   assert (TYPE (x) == VECTOR);
739   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
740   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
741   return cell_unspecified;
742 }
743
744 SCM
745 list_to_vector (SCM x)
746 {
747   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
748   SCM v = make_vector (tmp_num);
749   SCM p = VECTOR (v);
750   while (x != cell_nil)
751     {
752       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
753       x = cdr (x);
754     }
755   return v;
756 }
757
758 SCM
759 vector_to_list (SCM v)
760 {
761   SCM x = cell_nil;
762   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
763     SCM e = VECTOR (v)+i;
764     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
765     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
766   }
767   return x;
768 }
769
770 void
771 make_tmps (scm* cells)
772 {
773   tmp = g_free.value++;
774   cells[tmp].type = CHAR;
775   tmp_num = g_free.value++;
776   cells[tmp_num].type = NUMBER;
777   tmp_num2 = g_free.value++;
778   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
779   tmp_num3 = g_free.value++;
780   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
781   tmp_num4 = g_free.value++;
782   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
783 }
784
785 //\f Jam Collector
786 SCM g_symbol_max;
787 bool g_debug = false;
788
789 SCM
790 gc_up_arena ()
791 {
792   ARENA_SIZE *= 2;
793   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
794   if (!p) error (strerror (errno), MAKE_NUMBER (g_free.value));
795   g_cells = (scm*)p;
796   g_cells++;
797   gc_init_news ();
798 }
799
800 SCM
801 gc ()
802 {
803   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
804   g_free.value = 1;
805   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
806   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
807     gc_copy (i);
808   make_tmps (g_news);
809   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
810   SCM new = gc_copy (g_stack);
811   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, g_stack);
812   g_stack = new;
813   return gc_loop (1);
814 }
815
816 SCM
817 gc_loop (SCM scan)
818 {
819   while (scan < g_free.value)
820     {
821       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
822           || NTYPE (scan) == FUNCTION
823           || NTYPE (scan) == KEYWORD
824           || NTYPE (scan) == MACRO
825           || NTYPE (scan) == PAIR
826           || NTYPE (scan) == REF
827           || scan == 1 // null
828           || NTYPE (scan) == SPECIAL
829           || NTYPE (scan) == STRING
830           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
831         {
832           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
833           gc_relocate_car (scan, car);
834         }
835       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
836            || NTYPE (scan) == MACRO
837            || NTYPE (scan) == PAIR
838            || NTYPE (scan) == VALUES)
839           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
840         {
841           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
842           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
843         }
844       scan++;
845     }
846   return gc_flip ();
847 }
848
849 SCM
850 gc_copy (SCM old)
851 {
852   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
853   SCM new = g_free.value++;
854   g_news[new] = g_cells[old];
855   if (NTYPE (new) == VECTOR)
856     {
857       g_news[new].vector = g_free.value;
858       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
859         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
860     }
861   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
862   g_cells[old].car = new;
863   return new;
864 }
865
866 SCM
867 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
868 {
869   g_news[new].car = car;
870   return cell_unspecified;
871 }
872
873 SCM
874 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
875 {
876   g_news[new].cdr = cdr;
877   return cell_unspecified;
878 }
879
880 SCM
881 gc_flip ()
882 {
883   scm *cells = g_cells;
884   g_cells = g_news;
885   g_news = cells;
886   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
887   return g_stack;
888 }
889
890 //\f Environment setup
891 SCM
892 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
893 {
894   return cons (cons (key, value), alist);
895 }
896
897 SCM
898 gc_init_cells ()
899 {
900   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
901   g_cells[0].type = VECTOR;
902   g_cells[0].length = 1000;
903   g_cells[0].vector = 0;
904   g_cells++;
905   g_cells[0].type = CHAR;
906   g_cells[0].value = 'c';
907 }
908
909 SCM
910 gc_init_news ()
911 {
912   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
913   g_news[0].type = VECTOR;
914   g_news[0].length = 1000;
915   g_news[0].vector = 0;
916   g_news++;
917   g_news[0].type = CHAR;
918   g_news[0].value = 'n';
919 }
920
921 SCM
922 mes_symbols () ///((internal))
923 {
924   gc_init_cells ();
925   gc_init_news ();
926
927 #include "mes.symbols.i"
928
929   g_symbol_max = g_free.value;
930   make_tmps (g_cells);
931
932   g_symbols = 0;
933   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
934     g_symbols = cons (i, g_symbols);
935
936   SCM a = cell_nil;
937
938 #include "mes.symbol-names.i"
939
940   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
941   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
942
943 #if BOOT
944   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
945 #endif
946   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
947   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
948   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
949   a = acons (cell_closure, a, a);
950
951   return a;
952 }
953
954 SCM
955 mes_builtins (SCM a)
956 {
957 #include "mes.i"
958
959 #include "lib.i"
960 #include "math.i"
961 #include "posix.i"
962 #include "reader.i"
963
964 #include "lib.environment.i"
965 #include "math.environment.i"
966 #include "mes.environment.i"
967 #include "posix.environment.i"
968 #include "reader.environment.i"
969
970   return a;
971 }
972
973 SCM
974 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
975 {
976   r0 = a;
977   r1 = MAKE_CHAR (0);
978   r2 = MAKE_CHAR (0);
979   r3 = MAKE_CHAR (0);
980   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
981   return r0;
982 }
983
984 SCM
985 mes_environment () ///((internal))
986 {
987   SCM a = mes_symbols ();
988   return mes_g_stack (a);
989 }
990
991 SCM
992 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
993 {
994   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
995 }
996
997 SCM
998 lookup_macro (SCM x, SCM a)
999 {
1000   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1001   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1002   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1003   return cell_f;
1004 }
1005
1006 FILE *g_stdin;
1007 #include "lib.c"
1008 #include "math.c"
1009 #include "posix.c"
1010 #include "reader.c"
1011
1012 int
1013 main (int argc, char *argv[])
1014 {
1015   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1016   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1017   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1018   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes " VERSION);
1019   g_stdin = stdin;
1020   r0 = mes_environment ();
1021   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1022     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1023   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1024
1025   SCM lst = cell_nil;
1026   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1027   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1028
1029   stderr_ (begin_env (program, r0));
1030   fputs ("", stderr);
1031   gc (g_stack);
1032   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1033   return 0;
1034 }