mini-mes: Debugging to stderr.
[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 #if __GNUC__
23 #define  __NYACC__ 0
24 #define NYACC
25 #define NYACC2
26 #include <assert.h>
27 #include <ctype.h>
28 #include <errno.h>
29 #include <limits.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdbool.h>
34 #else
35 typedef int bool;
36 #define  __NYACC__ 1
37 #define NYACC nyacc
38 #define NYACC2 nyacc2
39 #endif
40
41 #define DEBUG 0
42 #define FIXED_PRIMITIVES 1
43
44 int ARENA_SIZE = 100000;
45 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
46 int GC_SAFETY = 100;
47
48 typedef int SCM;
49 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
50 typedef SCM (*function0_t) (void);
51 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
52 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
53 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
54 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
55 struct function {
56   union {
57     function0_t function0;
58     function1_t function1;
59     function2_t function2;
60     function3_t function3;
61     functionn_t functionn;
62   } NYACC;
63   int arity;
64   char const *name;
65 };
66 struct scm {
67   enum type_t type;
68   union {
69     char const* name;
70     SCM string;
71     SCM car;
72     SCM ref;
73     int length;
74   } NYACC;
75   union {
76     int value;
77     int function;
78     SCM cdr;
79     SCM closure;
80     SCM continuation;
81     SCM macro;
82     SCM vector;
83     int hits;
84   } NYACC2;
85 };
86
87 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
88 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
89 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
90 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
91 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
92 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
93 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
94 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
95 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
96 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
97
98 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
99 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
100 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
101 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
102 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
103 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
104
105 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
106 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
107 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
108
109 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
110 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
111 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
112 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
113 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
114 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
115 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
116 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
117
118 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
119 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
120 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
121 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
122 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
123 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
124
125 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
126 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
127 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
128
129 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
130 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
131 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
132 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
133 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
134
135 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
136 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
137 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
138 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
139 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
140 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
141
142 //FIXED_PRIMITIVES
143 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
144 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
145 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
146 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
147
148 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
149 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
150 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
151 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
152 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
153 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
154 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
155 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
156 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
157 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
158 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
159 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
160
161 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
162 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
163
164 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
165
166
167 int g_free = 0;
168 struct scm *g_cells;
169 struct scm *g_news = 0;
170 SCM g_symbol_max;
171 bool g_debug = false;
172
173 #include "mes.symbols.h"
174
175 SCM tmp;
176 SCM tmp_num;
177 SCM tmp_num2;
178
179 struct function g_functions[200];
180 int g_function = 0;
181
182 SCM g_continuations = 0;
183 SCM g_symbols = 0;
184 SCM g_stack = 0;
185 SCM r0 = 0; // a/env
186 SCM r1 = 0; // param 1
187 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
188 SCM r3 = 0; // continuation
189
190 #include "gc.h"
191 #include "lib.h"
192 #include "math.h"
193 #include "mes.h"
194 #include "posix.h"
195 #include "reader.h"
196 #include "vector.h"
197
198 #define CAR(x) g_cells[x].car
199 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
200 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
201 #define HITS(x) g_cells[x].hits
202 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
203 #define NAME(x) g_cells[x].name
204 #define STRING(x) g_cells[x].string
205 #define TYPE(x) g_cells[x].type
206 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
207 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
208 #define REF(x) g_cells[x].ref
209 #define VALUE(x) g_cells[x].value
210 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
211 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
212
213 #define NTYPE(x) g_news[x].type
214
215 #define NCAR(x) g_news[x].car
216 #define NLENGTH(x) g_news[x].length
217
218 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
219 #define NVALUE(x) g_news[x].value
220 #define NVECTOR(x) g_news[x].vector
221
222
223 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
224 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
225 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
226 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
227 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
228 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
229 #define CDDDR(x) CDR (CDR (CDR (x)))
230 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
231
232 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
233 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
234 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
235 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
236 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
237
238 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
239 char const* itoa(int);
240
241 #define eputs(s) fputs(s, stderr)
242
243 SCM
244 tmp_num_ (int x)
245 {
246   g_cells[tmp_num].value = x;
247   return tmp_num;
248 }
249
250 SCM
251 tmp_num2_ (int x)
252 {
253   g_cells[tmp_num2].value = x;
254   return tmp_num2;
255 }
256
257 SCM
258 alloc (int n)
259 {
260   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
261   SCM x = g_free;
262   g_free += n;
263   return x;
264 }
265
266 SCM
267 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
268 {
269   SCM x = alloc (1);
270   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
271   TYPE (x) = VALUE (type);
272   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
273     if (car) CAR (x) = CAR (car);
274     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
275   } else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
276     if (car) CAR (x) = car;
277     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
278   } else {
279     CAR (x) = car;
280     CDR (x) = cdr;
281   }
282   return x;
283 }
284
285 SCM
286 make_symbol_ (SCM s)
287 {
288   g_cells[tmp_num].value = TSYMBOL;
289   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
290   g_symbols = cons (x, g_symbols);
291   return x;
292 }
293
294 SCM
295 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
296 {
297   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
298     assert (TYPE (car (a)) == TCHAR);
299     assert (TYPE (car (b)) == TCHAR);
300     a = cdr (a);
301     b = cdr (b);
302   }
303   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
304 }
305
306 SCM
307 lookup_symbol_ (SCM s)
308 {
309   SCM x = g_symbols;
310   while (x) {
311     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
312     x = cdr (x);
313   }
314   if (x) x = car (x);
315   if (!x) x = make_symbol_ (s);
316   return x;
317 }
318
319 SCM
320 type_ (SCM x)
321 {
322   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
323 }
324
325 SCM
326 car_ (SCM x)
327 {
328   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
329           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
330               || TYPE (CAR (x)) == TREF
331               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
332               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
333               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
334 }
335
336 SCM
337 cdr_ (SCM x)
338 {
339   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
340           || TYPE (CDR (x)) == TREF
341           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
342           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
343           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
344 }
345
346 SCM
347 arity_ (SCM x)
348 {
349   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
350   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
351 }
352
353 SCM
354 cons (SCM x, SCM y)
355 {
356   g_cells[tmp_num].value = TPAIR;
357   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
358 }
359
360 SCM
361 car (SCM x)
362 {
363   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
364   return CAR (x);
365 }
366
367 SCM
368 cdr (SCM x)
369 {
370   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
371   return CDR (x);
372 }
373
374 SCM
375 list (SCM x) ///((arity . n))
376 {
377   return x;
378 }
379
380 SCM
381 null_p (SCM x)
382 {
383   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
384 }
385
386 SCM
387 eq_p (SCM x, SCM y)
388 {
389   return (x == y
390           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
391                && STRING (x) == STRING (y)))
392           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
393               && VALUE (x) == VALUE (y))
394           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
395               && VALUE (x) == VALUE (y)))
396     ? cell_t : cell_f;
397 }
398
399 SCM
400 values (SCM x) ///((arity . n))
401 {
402   SCM v = cons (0, x);
403   TYPE (v) = TVALUES;
404   return v;
405 }
406
407 SCM
408 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
409 {
410   return cons (cons (key, value), alist);
411 }
412
413 // MIMI_MES lib.c?
414 SCM
415 length (SCM x)
416 {
417   int n = 0;
418   while (x != cell_nil)
419     {
420       n++;
421       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
422       x = cdr (x);
423     }
424   return MAKE_NUMBER (n);
425 }
426
427 SCM
428 error (SCM key, SCM x)
429 {
430   SCM throw;
431   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
432     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
433   display_error_ (key);
434   eputs (": ");
435   display_error_ (x);
436   eputs ("\n");
437   assert (!"error");
438 }
439
440 SCM
441 cstring_to_list (char const* s)
442 {
443   SCM p = cell_nil;
444   int i = strlen (s);
445   while (i--)
446     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
447   return p;
448 }
449
450 SCM
451 append2 (SCM x, SCM y)
452 {
453   if (x == cell_nil) return y;
454   assert (TYPE (x) == TPAIR);
455   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
456 }
457
458 SCM
459 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
460 {
461   if (x == cell_nil)
462     return a;
463   if (TYPE (x) != TPAIR)
464     return cons (cons (x, y), a);
465   return cons (cons (car (x), car (y)),
466                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
467 }
468
469 SCM
470 call (SCM fn, SCM x)
471 {
472   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
473       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
474     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
475   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
476       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
477     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
478   switch (FUNCTION (fn).arity)
479     {
480     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
481     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
482     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), CADR (x));
483     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), CADR (x), car (CDDR (x)));
484     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
485     }
486
487   return cell_unspecified;
488 }
489
490 SCM
491 assq (SCM x, SCM a)
492 {
493   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
494   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
495 }
496
497 SCM
498 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
499 {
500   x = assq (x, a);
501   if (x == cell_f) return cell_undefined;
502   return CDR (x);
503 }
504
505 SCM
506 set_car_x (SCM x, SCM e)
507 {
508   assert (TYPE (x) == TPAIR);
509   CAR (x) = e;
510   return cell_unspecified;
511 }
512
513 SCM
514 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
515 {
516   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
517   CDR (x) = e;
518   return cell_unspecified;
519 }
520
521 SCM
522 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
523 {
524   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
525   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
526   return set_cdr_x (p, e);
527 }
528
529 SCM
530 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
531 {
532   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
533   r1 = e;
534   r0 = cl;
535   return cell_unspecified;
536 }
537
538 SCM
539 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))xs
540 {
541   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
542 }
543
544 SCM
545 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
546 {
547   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
548   SCM m = assq_ref_env (x, a);
549   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
550   return cell_f;
551 }
552
553 SCM
554 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
555 {
556   SCM x = r3;
557   r3 = c;
558   r2 = p2;
559   gc_push_frame ();
560   r1 = p1;
561   r0 = a;
562   r3 = x;
563   return cell_unspecified;
564 }
565
566 SCM
567 eval_apply ()
568 {
569  eval_apply:
570   if (g_free + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
571     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
572
573   switch (r3)
574     {
575     case cell_vm_evlis: goto evlis;
576     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
577     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
578     case cell_vm_apply: goto apply;
579     case cell_vm_apply2: goto apply2;
580     case cell_vm_eval: goto eval;
581 #if FIXED_PRIMITIVES
582     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
583     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
584     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
585     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
586 #endif
587     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
588     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
589     case cell_vm_eval2: goto eval2;
590     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
591     case cell_vm_begin: goto begin;
592     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
593     case cell_vm_begin2: goto begin2;
594     case cell_vm_if: goto vm_if;
595     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
596     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
597     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
598     case cell_vm_return: goto vm_return;
599     case cell_unspecified: return r1;
600     default:
601       assert (0);
602     }
603
604   SCM x = cell_nil;
605   SCM y = cell_nil;
606  evlis:
607   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
608   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
609   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
610   goto eval;
611  evlis2:
612   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
613   goto evlis;
614  evlis3:
615   r1 = cons (r2, r1);
616   goto vm_return;
617
618  apply:
619   switch (TYPE (car (r1)))
620     {
621     case TFUNCTION: {
622       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
623       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
624       goto vm_return;
625     }
626     case TCLOSURE:
627       {
628         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
629         SCM formals = CADR (cl);
630         SCM body = CDDR (cl);
631         SCM aa = CDAR (cl);
632         aa = cdr (aa);
633         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
634         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
635         call_lambda (body, p, aa, r0);
636         goto begin;
637       }
638       case TCONTINUATION:
639         {
640           x = r1;
641           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
642           gc_pop_frame ();
643           r1 = CADR (x);
644           goto eval_apply;
645         }
646     case TSPECIAL:
647       {
648         switch (car (r1))
649           {
650           case cell_vm_apply:
651             {
652               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
653               goto apply;
654             }
655           case cell_vm_eval:
656             {
657               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
658               goto eval;
659             }
660           case cell_call_with_current_continuation:
661             {
662               r1 = cdr (r1);
663               goto call_with_current_continuation;
664             }
665           default: check_apply (cell_f, car (r1));
666           }
667       }
668     case TSYMBOL:
669       {
670         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
671           {
672             r1 = cdr (r1);
673             goto call_with_values;
674           }
675         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
676           {
677             r1 = r0;
678             goto vm_return;
679           }
680         break;
681       }
682     case TPAIR:
683       {
684         switch (CAAR (r1))
685           {
686           case cell_symbol_lambda:
687             {
688               SCM formals = CADR (car (r1));
689               SCM body = CDDR (car (r1));
690               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
691               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
692               call_lambda (body, p, p, r0);
693               goto begin;
694             }
695           }
696       }
697     }
698   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
699   goto eval;
700  apply2:
701   check_apply (r1, car (r2));
702   r1 = cons (r1, cdr (r2));
703   goto apply;
704
705  eval:
706   switch (TYPE (r1))
707     {
708     case TPAIR:
709       {
710         switch (car (r1))
711           {
712 #if FIXED_PRIMITIVES
713           case cell_symbol_car:
714             {
715               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
716             eval_car:
717               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
718             }
719           case cell_symbol_cdr:
720             {
721               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
722             eval_cdr:
723               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
724             }
725           case cell_symbol_cons: {
726             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
727             eval_cons:
728             x = r1;
729             gc_pop_frame ();
730             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
731             goto eval_apply;
732           }
733           case cell_symbol_null_p:
734             {
735               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
736               goto eval;
737             eval_null_p:
738               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
739             }
740 #endif // FIXED_PRIMITIVES
741           case cell_symbol_quote:
742             {
743               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
744             }
745           case cell_symbol_begin: goto begin;
746           case cell_symbol_lambda:
747             {
748               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
749               goto vm_return;
750             }
751           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
752           case cell_symbol_set_x:
753             {
754               push_cc (car (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
755               goto eval;
756             eval_set_x:
757               x = r2;
758               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
759               goto vm_return;
760             }
761           case cell_vm_macro_expand:
762             {
763               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
764               goto macro_expand;
765             }
766           default: {
767             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
768             goto macro_expand;
769             eval_macro:
770             x = r2;
771             if (r1 != r2)
772               {
773                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
774                   {
775                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
776                     set_car_x (r2, car (r1));
777                   }
778                 goto eval;
779               }
780             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
781             eval2:
782             r1 = cons (car (r2), r1);
783             goto apply;
784           }
785           }
786       }
787     case TSYMBOL:
788       {
789         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
790         goto vm_return;
791       }
792     default: goto vm_return;
793     }
794
795   SCM macro;
796   SCM expanders;
797  macro_expand:
798   if (TYPE (r1) == TPAIR
799       && (macro = lookup_macro_ (car (r1), r0)) != cell_f)
800     {
801       r1 = cons (macro, CDR (r1));
802       goto apply;
803     }
804   else if (TYPE (r1) == TPAIR
805            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
806            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
807            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
808     {
809       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
810       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
811         {
812           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
813           goto apply;
814         }
815     }
816   goto vm_return;
817
818  begin:
819   x = cell_unspecified;
820   while (r1 != cell_nil) {
821     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
822       {
823         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
824           r1 = append2 (CDAR (r1), cdr (r1));
825         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
826           {
827             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
828             goto apply;
829           begin_read_input_file:
830             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
831           }
832       }
833     if (CDR (r1) == cell_nil)
834       {
835         r1 = car (r1);
836         goto eval;
837       }
838     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
839     goto eval;
840   begin2:
841     x = r1;
842     r1 = CDR (r2);
843   }
844   r1 = x;
845   goto vm_return;
846
847  vm_if:
848   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
849   goto eval;
850  if_expr:
851   x = r1;
852   r1 = r2;
853   if (x != cell_f)
854     {
855       r1 = CADR (r1);
856       goto eval;
857     }
858   if (CDDR (r1) != cell_nil)
859     {
860       r1 = car (CDDR (r1));
861       goto eval;
862     }
863   r1 = cell_unspecified;
864   goto vm_return;
865
866  call_with_current_continuation:
867   gc_push_frame ();
868   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
869   gc_pop_frame ();
870   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
871   goto apply;
872  call_with_current_continuation2:
873   CONTINUATION (r2) = g_stack;
874   goto vm_return;
875
876  call_with_values:
877   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
878   goto apply;
879  call_with_values2:
880   if (TYPE (r1) == TVALUES)
881     r1 = CDR (r1);
882   r1 = cons (CADR (r2), r1);
883   goto apply;
884
885  vm_return:
886   x = r1;
887   gc_pop_frame ();
888   r1 = x;
889   goto eval_apply;
890 }
891
892 SCM
893 gc_peek_frame () ///((internal))
894 {
895   SCM frame = car (g_stack);
896   r1 = car (frame);
897   r2 = CADR (frame);
898   r3 = car (CDDR (frame));
899   r0 = CADR (CDDR (frame));
900   return frame;
901 }
902
903 SCM
904 gc_pop_frame () ///((internal))
905 {
906   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
907   g_stack = cdr (g_stack);
908   return frame;
909 }
910
911 SCM
912 gc_push_frame () ///((internal))
913 {
914   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
915   return g_stack = cons (frame, g_stack);
916 }
917
918 SCM
919 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
920 {
921   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
922   r3 = cell_vm_apply;
923   return eval_apply ();
924 }
925
926 void
927 make_tmps (struct scm* cells)
928 {
929   tmp = g_free++;
930   cells[tmp].type = TCHAR;
931   tmp_num = g_free++;
932   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
933   tmp_num2 = g_free++;
934   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
935 }
936
937 //\f Environment setup
938 SCM
939 gc_init_cells () ///((internal))
940 {
941   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(struct scm));
942   g_cells[0].type = TVECTOR;
943   g_cells[0].length = 1000;
944   g_cells[0].vector = 0;
945   g_cells++;
946   g_cells[0].type = TCHAR;
947   g_cells[0].value = 'c';
948 }
949
950 SCM
951 gc_init_news () ///((internal))
952 {
953   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
954   g_news[0].type = TVECTOR;
955   g_news[0].length = 1000;
956   g_news[0].vector = 0;
957   g_news++;
958   g_news[0].type = TCHAR;
959   g_news[0].value = 'n';
960 }
961
962 SCM
963 mes_symbols () ///((internal))
964 {
965   gc_init_cells ();
966   gc_init_news ();
967
968 #include "mes.symbols.i"
969
970   g_symbol_max = g_free;
971   make_tmps (g_cells);
972
973   g_symbols = 0;
974   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
975     g_symbols = cons (i, g_symbols);
976
977   SCM a = cell_nil;
978
979 #include "mes.symbol-names.i"
980
981   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
982   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
983
984 #if BOOT
985   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
986 #endif
987   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
988   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
989   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
990   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
991
992 #if __GNUC__
993   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
994   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
995 #else
996   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
997   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
998 #endif
999
1000   a = acons (cell_closure, a, a);
1001
1002   return a;
1003 }
1004
1005 SCM
1006 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1007 {
1008 #include "mes.i"
1009
1010 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1011 #include "posix.i"
1012 #include "math.i"
1013 #include "lib.i"
1014 #include "vector.i"
1015 #include "gc.i"
1016 #include "reader.i"
1017
1018 #include "gc.environment.i"
1019 #include "lib.environment.i"
1020 #include "math.environment.i"
1021 #include "mes.environment.i"
1022 #include "posix.environment.i"
1023 #include "reader.environment.i"
1024 #include "vector.environment.i"
1025
1026   if (g_debug)
1027     {
1028       fputs ("functions: ", stderr);
1029       fputs (itoa (g_function), stderr);
1030       fputs ("\n", stderr);
1031       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1032         {
1033           fputs ("[", stderr);
1034           fputs (itoa (i), stderr);
1035           fputs ("]: ", stderr);
1036           fputs (g_functions[i].name, stderr);
1037           fputs ("\n", stderr);
1038         }
1039       fputs ("\n", stderr);
1040     }
1041
1042   return a;
1043 }
1044
1045 SCM
1046 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1047 {
1048   r0 = a;
1049   r1 = MAKE_CHAR (0);
1050   r2 = MAKE_CHAR (0);
1051   r3 = MAKE_CHAR (0);
1052   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1053   return r0;
1054 }
1055
1056 SCM
1057 mes_environment () ///((internal))
1058 {
1059   SCM a = mes_symbols ();
1060   return mes_g_stack (a);
1061 }
1062
1063 FILE *g_stdin;
1064 #include "math.c"
1065 #include "posix.c"
1066 #include "lib.c"
1067 #include "reader.c"
1068 #include "gc.c"
1069 #include "vector.c"
1070
1071 int
1072 main (int argc, char *argv[])
1073 {
1074 #if __GNUC__
1075   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1076 #endif
1077   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1078   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1079   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1080   g_stdin = stdin;
1081   r0 = mes_environment ();
1082
1083   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1084     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1085   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1086
1087   SCM lst = cell_nil;
1088   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1089   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1090
1091   if (g_debug) {eputs ("program: "); display_error_ (r2); eputs ("\n");}
1092   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1093   r3 = cell_vm_begin;
1094   r1 = eval_apply ();
1095   display_error_ (r1);
1096   fputs ("", stdout);
1097   gc (g_stack);
1098 #if __GNUC__
1099   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1100 #else
1101 #endif
1102   return 0;
1103 }