mes.c

   1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
   2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
   3  * Copyright © 2016 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   4  *
   5  * This file is part of Mes.
   6  *
   7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
  10  * your option) any later version.
  11  *
  12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #define _GNU_SOURCE
  22 #include <assert.h>
  23 #include <ctype.h>
  24 #include <limits.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <stdbool.h>
  29
  30 #define DEBUG 0
  31 #define QUASIQUOTE 1
  32 //#define QUASISYNTAX 0
  33
  34 #define GC 1
  35 #define MES_FULL 1
  36 #define MES_MINI 0 // 1 for gc-2a.test, gc-3.test
  37
  38 #if MES_FULL
  39 int ARENA_SIZE = 400000000; // need this much for scripts/mescc.mes
  40 //int ARENA_SIZE = 300000000; // need this much for tests/match.scm
  41 //int ARENA_SIZE = 30000000; // need this much for tests/record.scm
  42 //int ARENA_SIZE = 500000; // enough for tests/scm.test
  43 //int ARENA_SIZE = 60000; // enough for tests/base.test
  44 int GC_SAFETY = 10000;
  45 int GC_FREE = 20000;
  46 #else
  47 //int ARENA_SIZE = 500; // MINI
  48 int ARENA_SIZE = 4000; // MES_MINI, gc-3.test
  49 //int ARENA_SIZE = 10000; // gc-2a.test
  50 //int ARENA_SIZE = 18000; // gc-2.test -->KRAK
  51 //int ARENA_SIZE = 23000; // gc-2.test OK
  52 // int GC_SAFETY = 1000;
  53 // int GC_FREE = 1000;
  54 int GC_SAFETY = 10;
  55 int GC_FREE = 10;
  56 #endif
  57
  58 typedef long SCM;
  59 enum type_t {CHAR, FUNCTION, MACRO, NUMBER, PAIR, SPECIAL, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
  60 typedef SCM (*function0_t) (void);
  61 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
  62 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
  63 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
  64 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
  65 typedef struct function_t {
  66   union {
  67     function0_t function0;
  68     function1_t function1;
  69     function2_t function2;
  70     function3_t function3;
  71     functionn_t functionn;
  72   };
  73   int arity;
  74 } function;
  75 struct scm_t;
  76 typedef struct scm_t {
  77   enum type_t type;
  78   union {
  79     char const *name;
  80     SCM string;
  81     SCM car;
  82     SCM ref;
  83     int length;
  84   };
  85   union {
  86     int value;
  87     function* function;
  88     SCM cdr;
  89     SCM macro;
  90     SCM vector;
  91     int hits;
  92   };
  93 } scm;
  94
  95 #include "mes.symbols.h"
  96 #include "define.h"
  97 #include "lib.h"
  98 #include "math.h"
  99 #include "mes.h"
 100 #include "posix.h"
 101 #include "quasiquote.h"
 102 #include "string.h"
 103 #include "type.h"
 104
 105 SCM display_ (FILE* f, SCM x);
 106 SCM display_helper (FILE*, SCM , bool, char const*, bool);
 107
 108 SCM symbols = 0;
 109 SCM stack = 0;
 110 SCM r0 = 0; // a/env
 111 SCM r1 = 0; // param 1
 112 SCM r2 = 0; // param 2
 113 SCM r3 = 0; // param 3
 114
 115 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
 116 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
 117 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
 118 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
 119 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
 120 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
 121 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
 122 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
 123 #if BOOT
 124 scm scm_label = {
 125   SPECIAL, "label"};
 126 #endif
 127 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
 128
 129 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
 130 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
 131 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
 132 scm scm_symbol_define = {SYMBOL, "define"};
 133 scm scm_symbol_define_macro = {SYMBOL, "define-macro"};
 134 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
 135
 136 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
 137 scm scm_symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
 138 scm scm_symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
 139 scm scm_symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
 140
 141 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
 142 scm scm_symbol_expand_macro = {SYMBOL, "expand-macro"};
 143 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
 144 scm scm_symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
 145 scm scm_symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
 146 scm scm_symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
 147 scm scm_symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
 148 scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
 149
 150 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 151 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 152 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
 153
 154 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
 155 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
 156 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
 157 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
 158 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
 159 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
 160 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
 161 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
 162
 163 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
 164 scm *g_cells;
 165 scm *g_news = 0;
 166
 167 #define CAR(x) g_cells[x].car
 168 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
 169 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 170 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
 171 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 172 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
 173 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
 174 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
 175 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
 176 #define STRING(x) g_cells[x].string
 177 #define TYPE(x) g_cells[x].type
 178 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
 179 #define VALUE(x) g_cells[x].value
 180 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
 181
 182 #define NCAR(x) g_news[x].car
 183 #define NTYPE(x) g_news[x].type
 184
 185 enum type_t
 186 type (SCM x)
 187 {
 188   return g_cells[x].type;
 189 }
 190
 191 SCM
 192 car (SCM x)
 193 {
 194   assert (g_cells[x].type == PAIR);
 195   return g_cells[x].car;
 196 }
 197
 198 SCM
 199 cdr (SCM x)
 200 {
 201   assert (g_cells[x].type == PAIR);
 202   return g_cells[x].cdr;
 203 }
 204
 205 long
 206 value (SCM x)
 207 {
 208   return g_cells[x].value;
 209 }
 210
 211 SCM
 212 alloc (int n)
 213 {
 214 #if GC
 215   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 216   SCM x = g_free.value;
 217   g_free.value += n;
 218   return x;
 219 #else
 220   return (SCM )malloc(n*sizeof (scm));
 221 #endif
 222 }
 223
 224 SCM
 225 gc_alloc (int n)
 226 {
 227   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 228   SCM x = g_free.value;
 229   g_free.value += n;
 230   return x;
 231 }
 232
 233 SCM g_start;
 234 scm *
 235 gc_news ()
 236 {
 237   g_news = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 238   g_news[0].type = VECTOR;
 239   g_news[0].length = 1000;
 240   g_news[0].vector = 0;
 241   g_news++;
 242   g_news[0].type = CHAR;
 243   g_news[0].value = 'n';
 244   return g_news;
 245 }
 246
 247 SCM
 248 gc ()
 249 {
 250   fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
 251   g_free.value = 1;
 252   if (!g_news)
 253     gc_news ();
 254   for (int i=g_free.value; i<g_start; i++)
 255     gc_copy (i);
 256   symbols = gc_copy (symbols);
 257   SCM new = gc_copy (stack);
 258   fprintf (stderr, "new=%d, start=%d\n", new, stack);
 259   stack = new;
 260   return gc_loop (1);
 261 }
 262
 263 SCM
 264 gc_loop (SCM scan)
 265 {
 266   while (scan < g_free.value)
 267     {
 268       if (NTYPE (scan) == MACRO
 269           || NTYPE (scan) == PAIR
 270           || NTYPE (scan) == REF
 271           || scan == 1
 272           || ((NTYPE (scan) == SPECIAL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
 273               || (NTYPE (scan) == STRING && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
 274               || (NTYPE (scan) == SYMBOL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)))
 275         {
 276           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
 277           gc_relocate_car (scan, car);
 278         }
 279       if ((NTYPE (scan) == MACRO
 280            || NTYPE (scan) == PAIR
 281            || NTYPE (scan) == VALUES)
 282           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
 283         {
 284           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
 285           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
 286         }
 287       scan++;
 288     }
 289   return gc_flip ();
 290 }
 291
 292 SCM
 293 gc_copy (SCM old)
 294 {
 295   if (type (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
 296   SCM new = g_free.value++;
 297   g_news[new] = g_cells[old];
 298   if (NTYPE (new) == VECTOR)
 299     {
 300       g_news[new].vector = g_free.value;
 301       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
 302         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
 303     }
 304   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
 305   g_cells[old].car = new;
 306   return new;
 307 }
 308
 309 SCM
 310 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
 311 {
 312   g_news[new].car = car;
 313   return cell_unspecified;
 314 }
 315
 316 SCM
 317 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
 318 {
 319   g_news[new].cdr = cdr;
 320   return cell_unspecified;
 321 }
 322
 323 SCM
 324 gc_flip ()
 325 {
 326   scm *cells = g_cells;
 327   g_cells = g_news;
 328   g_news = cells;
 329   fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
 330   return stack;
 331 }
 332
 333 SCM
 334 gc_show ()
 335 {
 336   fprintf (stderr, "cells: ");
 337   scm *t = g_cells;
 338   display_ (stderr, -1);
 339   fprintf (stderr, "\n");
 340   if (g_news)
 341     {
 342       fprintf (stderr, "news: ");
 343       g_cells = g_news;
 344       display_ (stderr, -1);
 345       fprintf (stderr, "\n");
 346     }
 347   g_cells = t;
 348   return cell_unspecified;
 349 }
 350
 351 SCM
 352 gc_make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 353 {
 354   SCM x = gc_alloc (1);
 355   assert (g_cells[type].type == NUMBER);
 356   g_cells[x].type = value (type);
 357   if (value (type) == CHAR || value (type) == NUMBER) {
 358     if (car) g_cells[x].car = g_cells[car].car;
 359     if (cdr) g_cells[x].cdr = g_cells[cdr].cdr;
 360   } else {
 361     g_cells[x].car = car;
 362     g_cells[x].cdr = cdr;
 363   }
 364   return x;
 365 }
 366
 367 SCM tmp;
 368 SCM tmp_num;
 369 SCM tmp_num2;
 370 SCM tmp_num3;
 371 SCM tmp_num4;
 372
 373 SCM
 374 gc_make_vector (SCM n)
 375 {
 376   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
 377   SCM v = gc_alloc (value (n));
 378   SCM x = gc_make_cell (tmp_num, (SCM)(long)value (n), v);
 379   for (int i=0; i<value (n); i++) g_cells[x+i].vector = vector_entry (cell_unspecified);
 380   return x;
 381 }
 382
 383 SCM
 384 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 385 {
 386   SCM x = alloc (1);
 387   assert (g_cells[type].type == NUMBER);
 388   g_cells[x].type = VALUE (type);
 389   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
 390     if (car) g_cells[x].car = g_cells[car].car;
 391     if (cdr) g_cells[x].cdr = g_cells[cdr].cdr;
 392   } else {
 393     g_cells[x].car = car;
 394     g_cells[x].cdr = cdr;
 395   }
 396   return x;
 397 }
 398
 399 SCM
 400 cons (SCM x, SCM y)
 401 {
 402   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
 403   return make_cell (tmp_num, x, y);
 404 }
 405
 406 SCM
 407 eq_p (SCM x, SCM y)
 408 {
 409   return (x == y
 410           || (g_cells[x].type == CHAR && g_cells[y].type == CHAR
 411               && VALUE (x) == VALUE (y))
 412           || (g_cells[x].type == NUMBER && g_cells[y].type == NUMBER
 413               && VALUE (x) == VALUE (y)))
 414     ? cell_t : cell_f;
 415 }
 416
 417 SCM
 418 set_car_x (SCM x, SCM e)
 419 {
 420   assert (g_cells[x].type == PAIR);
 421   g_cells[x].car = e;
 422   return cell_unspecified;
 423 }
 424
 425 SCM
 426 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
 427 {
 428   assert (g_cells[x].type == PAIR);
 429   cache_invalidate (cdr (x));
 430   g_cells[x].cdr = e;
 431   return cell_unspecified;
 432 }
 433
 434 SCM
 435 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
 436 {
 437   cache_invalidate (x);
 438   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
 439   return set_cdr_x (p, e);
 440 }
 441
 442 SCM
 443 quote (SCM x)
 444 {
 445   return cons (cell_symbol_quote, x);
 446 }
 447
 448 SCM
 449 quasiquote (SCM x)
 450 {
 451   return cons (cell_symbol_quasiquote, x);
 452 }
 453
 454 SCM
 455 quasisyntax (SCM x)
 456 {
 457   return cons (cell_symbol_quasisyntax, x);
 458 }
 459
 460 SCM
 461 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
 462 {
 463   if (x == cell_nil)
 464     return a;
 465   if (pair_p (x) == cell_f)
 466     return cons (cons (x, y), a);
 467   return cons (cons (car (x), car (y)),
 468                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 469 }
 470
 471 SCM
 472 assq (SCM x, SCM a)
 473 {
 474   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
 475     {
 476       if (g_cells[a].type == BROKEN_HEART || g_cells[CAR (a)].type == BROKEN_HEART)
 477         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
 478       a = g_cells[a].cdr;
 479     }
 480   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
 481 }
 482
 483 #define ENV_CACHE 1
 484 #define CACHE_SIZE 30
 485 #define ENV_HEAD 15
 486
 487 #if !ENV_CACHE
 488 SCM
 489 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 490 {
 491   x = assq (x, a);
 492   if (x == cell_f) return cell_undefined;
 493   return cdr (x);
 494 }
 495 SCM cache_invalidate (SCM x){}
 496 SCM cache_invalidate_range (SCM p,SCM a){}
 497 SCM cache_save (SCM p){}
 498 SCM cache_lookup (SCM x){}
 499
 500 #else // ENV_CACHE
 501
 502 SCM env_cache_cars[CACHE_SIZE];
 503 SCM env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
 504 int cache_threshold = 0;
 505 SCM
 506 cache_save (SCM p)
 507 {
 508   int n = g_cells[car (p)].hits;
 509   if (n < cache_threshold) return cell_unspecified;
 510   int j = -1;
 511   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 512     if (!env_cache_cars[i]) {
 513       j = i;
 514       break;
 515     }
 516     if (env_cache_cars[i] == car (p)) return cell_unspecified;
 517     if (n > g_cells[env_cache_cars[i]].hits) {
 518       n = g_cells[env_cache_cars[i]].hits;
 519       j = i;
 520     }
 521   }
 522   if (j >= 0) {
 523     cache_threshold = g_cells[car (p)].hits;
 524     env_cache_cars[j] = car (p);
 525     env_cache_cdrs[j] = cdr (p);
 526   }
 527   return cell_unspecified;
 528 }
 529
 530 SCM
 531 cache_lookup (SCM x)
 532 {
 533   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 534     if (!env_cache_cars[i]) break;
 535     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
 536   }
 537   return cell_undefined;
 538 }
 539
 540 SCM
 541 cache_invalidate (SCM x)
 542 {
 543   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 544     if (env_cache_cars[i] == x) {
 545       env_cache_cars[i] = 0;
 546       break;
 547     }
 548   }
 549   return cell_unspecified;
 550 }
 551
 552 SCM
 553 cache_invalidate_range (SCM p, SCM a)
 554 {
 555   do {
 556     cache_invalidate (caar (p));
 557     p = cdr (p);
 558   } while (p != a);
 559   return cell_unspecified;
 560 }
 561
 562 SCM
 563 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 564 {
 565   g_cells[x].hits++;
 566   SCM c = cache_lookup (x);
 567   if (c != cell_undefined) return c;
 568   int i = 0;
 569   while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) {i++;a = cdr (a);}
 570   if (a == cell_nil) return cell_undefined;
 571   if (i>ENV_HEAD) cache_save (car (a));
 572   return cdar (a);
 573 }
 574 #endif // ENV_CACHE
 575
 576 SCM
 577 assert_defined (SCM x, SCM e)
 578 {
 579   if (e == cell_undefined)
 580     {
 581       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
 582       display_ (stderr, x);
 583       fprintf (stderr, "\n");
 584       assert (!"unbound variable");
 585     }
 586   return e;
 587 }
 588
 589 SCM
 590 gc_frame (SCM stack)
 591 {
 592   SCM frame = car (stack);
 593   r1 = car (frame);
 594   r2 = cadr (frame);
 595   r3 = caddr (frame);
 596   r0 = cadddr (frame);
 597   return frame;
 598 }
 599
 600 SCM
 601 gc_stack (SCM a)
 602 {
 603   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 604   stack = cons (frame, stack);
 605   stack = gc (stack);
 606   gc_frame (stack);
 607   stack = cdr (stack);
 608   return stack;
 609 }
 610
 611 SCM
 612 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
 613 {
 614   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 615   stack = cons (frame, stack);
 616   r1 = p1;
 617   r2 = p2;
 618   r0 = a;
 619   if (f == vm_if_env && g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
 620     {
 621       cache_invalidate_range (r0, cell_nil);
 622       gc_stack (stack);
 623       frame = car (stack);
 624     }
 625
 626   SCM r = f ();
 627   frame = gc_frame (stack);
 628   stack = cdr (stack);
 629   return r;
 630 }
 631
 632 SCM
 633 evlis_env (SCM m, SCM a)
 634 {
 635   return vm_call (vm_evlis_env, m, cell_undefined, a);
 636 }
 637
 638 SCM
 639 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
 640 {
 641   return vm_call (vm_apply_env, fn, x, a);
 642 }
 643
 644 SCM
 645 eval_env (SCM e, SCM a)
 646 {
 647   return vm_call (vm_eval_env, e, cell_undefined, a);
 648 }
 649
 650 SCM
 651 expand_macro_env (SCM e, SCM a)
 652 {
 653   return vm_call (vm_expand_macro_env, e, cell_undefined, a);
 654 }
 655
 656 SCM
 657 begin_env (SCM e, SCM a)
 658 {
 659   return vm_call (vm_begin_env, e, cell_undefined, a);
 660 }
 661
 662 SCM
 663 if_env (SCM e, SCM a)
 664 {
 665   return vm_call (vm_if_env, e, cell_undefined, a);
 666 }
 667
 668 SCM
 669 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
 670 {
 671   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
 672   r1 = e;
 673   r0 = cl;
 674   r2 = a;
 675   r3 = aa;
 676   cache_invalidate_range (r0, g_cells[r3].cdr);
 677   SCM r = vm_call_lambda ();
 678   cache_invalidate_range (r0, g_cells[r3].cdr);
 679   return r;
 680 }
 681
 682 SCM
 683 vm_evlis_env ()
 684 {
 685   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
 686   if (type (r1) != PAIR) return eval_env (r1, r0);
 687   r2 = eval_env (car (r1), r0);
 688   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
 689   return cons (r2, r1);
 690 }
 691
 692 SCM
 693 vm_call_lambda ()
 694 {
 695   return vm_call (vm_begin_env, r1, cell_undefined, r0);
 696 }
 697
 698 SCM
 699 vm_apply_env ()
 700 {
 701   if (type (r1) != PAIR)
 702     {
 703       if (type (r1) == FUNCTION) return call (r1, r2);
 704       if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
 705         return call_with_values_env (car (r2), cadr (r2), r0);
 706       if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
 707     }
 708   else if (car (r1) == cell_symbol_lambda) {
 709     SCM args = cadr (r1);
 710     SCM body = cddr (r1);
 711     SCM p = pairlis (args, r2, r0);
 712     return call_lambda (body, p, p, r0);
 713     // r2 = p;
 714     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
 715     // SCM r = begin_env (cddr (r1), cons (cons (cell_closure, p), p));
 716     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
 717     // return r;
 718   }
 719   else if (car (r1) == cell_closure) {
 720     SCM args = caddr (r1);
 721     SCM body = cdddr (r1);
 722     SCM aa = cdadr (r1);
 723     aa = cdr (aa);
 724     SCM p = pairlis (args, r2, aa);
 725     return call_lambda (body, p, aa, r0);
 726     // r2 = p;
 727     // r3 = aa;
 728     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
 729     // SCM r = begin_env (body, cons (cons (cell_closure, p), p));
 730     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
 731     // return r;
 732   }
 733 #if BOOT
 734   else if (car (r1) == cell_symbol_label)
 735     return apply_env (caddr (r1), r2, cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0));
 736 #endif
 737   SCM e = eval_env (r1, r0);
 738   char const* type = 0;
 739   if (e == cell_f || e == cell_t) type = "bool";
 740   if (g_cells[e].type == CHAR) type = "char";
 741   if (g_cells[e].type == NUMBER) type = "number";
 742   if (g_cells[e].type == STRING) type = "string";
 743   if (e == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
 744   if (e == cell_undefined) type =  "*undefined*";
 745   if (type)
 746     {
 747       fprintf (stderr, "cannot apply: %s: ", type);
 748       display_ (stderr, e);
 749       fprintf (stderr, " [");
 750       display_ (stderr, r1);
 751       fprintf (stderr, "]\n");
 752       assert (!"cannot apply");
 753     }
 754   return apply_env (e, r2, r0);
 755 }
 756
 757 SCM cstring_to_list (char const* s);
 758
 759 SCM
 760 vm_eval_env ()
 761 {
 762   switch (type (r1))
 763     {
 764     case PAIR:
 765       {
 766         if (car (r1) == cell_symbol_quote)
 767           return cadr (r1);
 768 #if QUASISYNTAX
 769         if (car (r1) == cell_symbol_syntax)
 770           return r1;
 771 #endif
 772         if (car (r1) == cell_symbol_begin)
 773           return begin_env (r1, r0);
 774         if (car (r1) == cell_symbol_lambda)
 775           return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
 776         if (car (r1) == cell_closure)
 777           return r1;
 778         if (car (r1) == cell_symbol_if)
 779           return if_env (cdr (r1), r0);
 780 #if !BOOT
 781         if (car (r1) == cell_symbol_define)
 782           return define_env (r1, r0);
 783         if (car (r1) == cell_symbol_define_macro)
 784           return define_env (r1, r0);
 785         if (car (r1) == cell_symbol_primitive_load)
 786           return load_env (r0);
 787 #else
 788         if (car (r1) == cell_symbol_define) {
 789         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
 790         display_ (stderr,
 791                   g_cells[cadr (r1)].type == SYMBOL
 792                   ? g_cells[cadr (r1)].string
 793                   : g_cells[caadr (r1)].string);
 794         fprintf (stderr, "\n");
 795       }
 796       assert (car (r1) != cell_symbol_define);
 797       assert (car (r1) != cell_symbol_define_macro);
 798 #endif
 799 #if 1 //!BOOT
 800       if (car (r1) == cell_symbol_set_x)
 801         return set_env_x (cadr (r1), eval_env (caddr (r1), r0), r0);
 802 #else
 803       assert (car (r1) != cell_symbol_set_x);
 804 #endif
 805 #if QUASIQUOTE
 806       if (car (r1) == cell_symbol_unquote)
 807         return eval_env (cadr (r1), r0);
 808       if (car (r1) == cell_symbol_quasiquote)
 809         return eval_quasiquote (cadr (r1), add_unquoters (r0));
 810 #endif //QUASIQUOTE
 811 #if QUASISYNTAX
 812       if (car (r1) == cell_symbol_unsyntax)
 813         return eval_env (cadr (r1), r0);
 814       if (car (r1) == cell_symbol_quasisyntax)
 815         return eval_quasisyntax (cadr (r1), add_unsyntaxers (r0));
 816 #endif //QUASISYNTAX
 817       SCM x = expand_macro_env (r1, r0);
 818       if (x != r1)
 819           return eval_env (x, r0);
 820       SCM m = evlis_env (g_cells[r1].cdr, r0);
 821       return apply_env (car (r1), m, r0);
 822       }
 823     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
 824     default: return r1;
 825     }
 826 }
 827
 828 SCM
 829 vm_expand_macro_env ()
 830 {
 831   if (TYPE (CAR (r1)) == STRING && string_to_symbol (CAR (r1)) == cell_symbol_noexpand)
 832     return cadr (r1);
 833
 834   SCM macro;
 835   SCM expanders;
 836   if (TYPE (r1) == PAIR
 837       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
 838     return apply_env (macro, CDR (r1), r0);
 839   else if (TYPE (r1) == PAIR
 840            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
 841            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
 842            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
 843     {
 844       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_expand_macro, r0);
 845       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
 846         r1 = apply_env (sc_expand, cons (r1, cell_nil), r0);
 847     }
 848   return r1;
 849 }
 850
 851 SCM
 852 vm_begin_env ()
 853 {
 854   SCM r = cell_unspecified;
 855   while (r1 != cell_nil) {
 856     if (g_cells[r1].type == PAIR && g_cells[CAR (r1)].type == PAIR && caar (r1) == cell_symbol_begin)
 857       r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
 858     r = eval_env (car (r1), r0);
 859     r1 = g_cells[r1].cdr;
 860   }
 861   return r;
 862 }
 863
 864 SCM
 865 vm_if_env ()
 866 {
 867   SCM x = eval_env (car (r1), r0);
 868   if (x != cell_f)
 869     return eval_env (cadr (r1), r0);
 870   if (cddr (r1) != cell_nil)
 871     return eval_env (caddr (r1), r0);
 872   return cell_unspecified;
 873 }
 874
 875 //Helpers
 876 SCM
 877 display (SCM x) ///((arity . n))
 878 {
 879   SCM e = car (x);
 880   SCM p = cdr (x);
 881   int fd = 1;
 882   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].hits;
 883   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 884   return display_helper (f, e, false, "", false);
 885 }
 886
 887 SCM
 888 display_ (FILE* f, SCM x)
 889 {
 890   return display_helper (f, x, false, "", false);
 891 }
 892
 893 SCM
 894 call (SCM fn, SCM x)
 895 {
 896   if ((g_cells[fn].function->arity > 0 || g_cells[fn].function->arity == -1)
 897       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
 898     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
 899   if ((g_cells[fn].function->arity > 1 || g_cells[fn].function->arity == -1)
 900       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
 901     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
 902   switch (g_cells[fn].function->arity)
 903     {
 904     case 0: return g_cells[fn].function->function0 ();
 905     case 1: return g_cells[fn].function->function1 (car (x));
 906     case 2: return g_cells[fn].function->function2 (car (x), cadr (x));
 907     case 3: return g_cells[fn].function->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
 908     case -1: return g_cells[fn].function->functionn (x);
 909     }
 910   return cell_unspecified;
 911 }
 912
 913 SCM
 914 append2 (SCM x, SCM y)
 915 {
 916   if (x == cell_nil) return y;
 917   assert (g_cells[x].type == PAIR);
 918   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 919 }
 920
 921 SCM
 922 append (SCM x) ///((arity . n))
 923  {
 924   if (x == cell_nil) return cell_nil;
 925   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 926  }
 927
 928 SCM
 929 make_char (int x)
 930 {
 931   g_cells[tmp_num].value = CHAR;
 932   g_cells[tmp_num2].value = x;
 933   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 934 }
 935
 936 SCM
 937 make_macro (SCM name, SCM x)
 938 {
 939   g_cells[tmp_num].value = MACRO;
 940   return make_cell (tmp_num, STRING (name), x);
 941 }
 942
 943 SCM
 944 make_number (int x)
 945 {
 946   g_cells[tmp_num].value = NUMBER;
 947   g_cells[tmp_num2].value = x;
 948   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 949 }
 950
 951 SCM
 952 make_ref (SCM x)
 953 {
 954   g_cells[tmp_num].value = REF;
 955   return make_cell (tmp_num, x, x);
 956 }
 957
 958 SCM
 959 make_string (SCM x)
 960 {
 961   g_cells[tmp_num].value = STRING;
 962   return make_cell (tmp_num, x, 0);
 963 }
 964
 965 SCM
 966 cstring_to_list (char const* s)
 967 {
 968   SCM p = cell_nil;
 969   int i = strlen (s);
 970   while (i--)
 971     p = cons (make_char (s[i]), p);
 972   return p;
 973 }
 974
 975 SCM
 976 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b)
 977 {
 978   while (a != cell_nil && b != cell_nil && g_cells[car (a)].value == g_cells[car (b)].value) {
 979     assert (g_cells[car (a)].type == CHAR);
 980     assert (g_cells[car (b)].type == CHAR);
 981     a = cdr (a);
 982     b = cdr (b);
 983   }
 984   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
 985 }
 986
 987 SCM
 988 internal_lookup_symbol (SCM s)
 989 {
 990   SCM x = symbols;
 991   while (x) {
 992     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
 993     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
 994     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
 995     // #\etx.
 996     SCM p = g_cells[car (x)].string;
 997     char const* n = g_cells[car (x)].name;
 998     if (p < 0 || p >= g_free.value || g_cells[p].type != PAIR)
 999       g_cells[car (x)].string = cstring_to_list (g_cells[car (x)].name);
1000     if (list_of_char_equal_p (g_cells[car (x)].string, s) == cell_t) break;
1001     x = cdr (x);
1002   }
1003   if (x) x = car (x);
1004   return x;
1005 }
1006
1007 SCM
1008 internal_make_symbol (SCM s)
1009 {
1010   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
1011   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
1012   symbols = cons (x, symbols);
1013   return x;
1014 }
1015
1016 SCM
1017 make_symbol (SCM s)
1018 {
1019   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
1020   return x ? x : internal_make_symbol (s);
1021 }
1022
1023 SCM
1024 make_vector (SCM n)
1025 {
1026   int k = VALUE (n);
1027   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
1028   SCM v = alloc (k);
1029   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
1030   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
1031   return x;
1032 }
1033
1034 SCM
1035 values (SCM x) ///((arity . n))
1036 {
1037   SCM v = cons (0, x);
1038   g_cells[v].type = VALUES;
1039   return v;
1040 }
1041
1042 SCM
1043 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
1044 {
1045   SCM v = apply_env (producer, cell_nil, a);
1046   if (g_cells[v].type == VALUES)
1047     v = g_cells[v].cdr;
1048   return apply_env (consumer, v, a);
1049 }
1050
1051 SCM
1052 vector_length (SCM x)
1053 {
1054   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1055   return make_number (LENGTH (x));
1056 }
1057
1058 SCM
1059 vector_ref (SCM x, SCM i)
1060 {
1061   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1062   assert (value (i) < LENGTH (x));
1063   SCM e = VECTOR (x) + value (i);
1064   if (g_cells[e].type == REF) e = g_cells[e].ref;
1065   if (g_cells[e].type == CHAR) e = make_char (value (e));
1066   if (g_cells[e].type == NUMBER) e = make_number (value (e));
1067   return e;
1068 }
1069
1070 SCM
1071 vector_entry (SCM x) {
1072   if (g_cells[x].type == PAIR || g_cells[x].type == SPECIAL || g_cells[x].type == STRING || g_cells[x].type == SYMBOL || g_cells[x].type == VECTOR) x = make_ref (x);
1073   return x;
1074 }
1075
1076 SCM
1077 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
1078 {
1079   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1080   assert (value (i) < LENGTH (x));
1081   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
1082   return cell_unspecified;
1083 }
1084
1085 SCM
1086 lookup (SCM s, SCM a)
1087 {
1088   if (isdigit (value (car (s))) || (value (car (s)) == '-' && cdr (s) != cell_nil)) {
1089     SCM p = s;
1090     int sign = 1;
1091     if (value (car (s)) == '-') {
1092       sign = -1;
1093       p = cdr (s);
1094     }
1095     int n = 0;
1096     while (p != cell_nil && isdigit (value  (car (p)))) {
1097       n *= 10;
1098       n += value (car (p)) - '0';
1099       p = cdr (p);
1100     }
1101     if (p == cell_nil) return make_number (n * sign);
1102   }
1103
1104   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
1105   if (x) return x;
1106
1107   if (cdr (s) == cell_nil) {
1108     if (value  (car (s)) == '\'') return cell_symbol_quote;
1109     if (value  (car (s)) == '`') return cell_symbol_quasiquote;
1110     if (value  (car (s)) == ',') return cell_symbol_unquote;
1111   }
1112   else if (cddr (s) == cell_nil) {
1113     if (value  (car (s)) == ',' && value  (cadr (s)) == '@') return cell_symbol_unquote_splicing;
1114     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == '\'') return cell_symbol_syntax;
1115     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == '`') return cell_symbol_quasisyntax;
1116     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == ',') return cell_symbol_unsyntax;
1117   }
1118   else if (cdddr (s) == cell_nil) {
1119     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == ',' && value (caddr (s)) == '@') return cell_symbol_unsyntax_splicing;
1120         if (value  (car (s)) == 'E' && value  (cadr (s)) == 'O' && value (caddr (s)) == 'F') {
1121       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
1122       return cell_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
1123     }
1124   }
1125
1126   return internal_make_symbol (s);
1127 }
1128
1129 SCM
1130 lookup_char (int c, SCM a)
1131 {
1132   return lookup (cons (make_char (c), cell_nil), a);
1133 }
1134
1135 SCM
1136 list_to_vector (SCM x)
1137 {
1138   g_cells[tmp_num].value = VALUE (length (x));
1139   SCM v = make_vector (tmp_num);
1140   SCM p = VECTOR (v);
1141   while (x != cell_nil)
1142     {
1143       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
1144       x = cdr (x);
1145     }
1146   return v;
1147 }
1148
1149 SCM
1150 newline (SCM p) ///((arity . n))
1151 {
1152   int fd = 1;
1153   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1154   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1155   fputs ("\n", f);
1156   return cell_unspecified;
1157 }
1158
1159 SCM
1160 force_output (SCM p) ///((arity . n))
1161 {
1162   int fd = 1;
1163   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1164   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1165   fflush (f);
1166 }
1167
1168 SCM
1169 display_helper (FILE* f, SCM x, bool cont, char const *sep, bool quote)
1170 {
1171   SCM r;
1172   fprintf (f, "%s", sep);
1173   switch (g_cells[x].type)
1174     {
1175     case CHAR:
1176       {
1177         char const *name = 0;
1178         if (value (x) == char_nul.value) name = char_nul.name;
1179         else if (value (x) == char_backspace.value) name = char_backspace.name;
1180         else if (value (x) == char_tab.value) name = char_tab.name;
1181         else if (value (x) == char_newline.value) name = char_newline.name;
1182         else if (value (x) == char_vt.value) name = char_vt.name;
1183         else if (value (x) == char_page.value) name = char_page.name;
1184         else if (value (x) == char_return.value) name = char_return.name;
1185         else if (value (x) == char_space.value) name = char_space.name;
1186         if (name) fprintf (f, "#\\%s", name);
1187         else fprintf (f, "#\\%c", value (x));
1188         break;
1189       }
1190     case MACRO:
1191       fprintf (f, "(*macro* ");
1192       display_helper (f, g_cells[x].macro, cont, sep, quote);
1193       fprintf (f, ")");
1194       break;
1195     case NUMBER: fprintf (f, "%d", value (x)); break;
1196     case PAIR:
1197       {
1198         if (car (x) == cell_circular) {
1199           fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
1200           return cell_unspecified;
1201         }
1202         if (car (x) == cell_closure) {
1203           fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
1204           return cell_unspecified;
1205         }
1206         if (car (x) == cell_symbol_quote) {
1207           fprintf (f, "'");
1208           return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
1209         }
1210         if (!cont) fprintf (f, "(");
1211         display_ (f, car (x));
1212         if (cdr (x) && g_cells[cdr (x)].type == PAIR)
1213           display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
1214         else if (cdr (x) != cell_nil) {
1215           fprintf (f, " . ");
1216           display_ (f, cdr (x));
1217         }
1218         if (!cont) fprintf (f, ")");
1219         break;
1220       }
1221     case VECTOR:
1222       {
1223         fprintf (f, "#(");
1224         for (int i = 0; i < LENGTH (x); i++) {
1225           if (g_cells[VECTOR (x)+i].type == VECTOR
1226               || (g_cells[VECTOR (x)+i].type == REF
1227                   && g_cells[g_cells[VECTOR (x)+i].ref].type == VECTOR))
1228             fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
1229           else
1230             display_helper (f,VECTOR (x)+i, false, i ? " " : "", false);
1231         }
1232         fprintf (f, ")");
1233         break;
1234       }
1235     case REF: display_helper (f, g_cells[x].ref, cont, "", true); break;
1236     case FUNCTION: fprintf (f, "#<procedure %s>", g_cells[x].name); ;break;
1237     case BROKEN_HEART: fprintf (f, "<3"); break;
1238     default:
1239       if (STRING (x))
1240         {
1241           SCM p = STRING (x);
1242           assert (p);
1243           while (p != cell_nil) {
1244             assert (g_cells[car (p)].type == CHAR);
1245             fputc (g_cells[car (p)].value, f);
1246             p = cdr (p);
1247           }
1248         }
1249       else if (g_cells[x].type != PAIR && g_cells[x].name) fprintf (f, "%s", g_cells[x].name);
1250     }
1251   return cell_unspecified;
1252 }
1253
1254 // READ
1255
1256 FILE *g_stdin;
1257 int
1258 getchar ()
1259 {
1260   return getc (g_stdin);
1261 }
1262
1263 int
1264 ungetchar (int c)
1265 {
1266   return ungetc (c, g_stdin);
1267 }
1268
1269 int
1270 peekchar ()
1271 {
1272   int c = getchar ();
1273   ungetchar (c);
1274   return c;
1275 }
1276
1277 SCM
1278 peek_char ()
1279 {
1280   return make_char (peekchar ());
1281 }
1282
1283 SCM
1284 read_char ()
1285 {
1286   return make_char (getchar ());
1287 }
1288
1289 SCM
1290 write_char (SCM x) ///((arity . n))
1291 {
1292   SCM c = car (x);
1293   SCM p = cdr (x);
1294   int fd = 1;
1295   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1296   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1297   assert (g_cells[c].type == NUMBER || g_cells[c].type == CHAR);
1298   fputc (value (c), f);
1299   return c;
1300 }
1301
1302 SCM
1303 unget_char (SCM c)
1304 {
1305   assert (g_cells[c].type == NUMBER || g_cells[c].type == CHAR);
1306   ungetchar (value (c));
1307   return c;
1308 }
1309
1310 int
1311 readcomment (int c)
1312 {
1313   if (c == '\n') return c;
1314   return readcomment (getchar ());
1315 }
1316
1317 int
1318 readblock (int c)
1319 {
1320   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
1321   return readblock (getchar ());
1322 }
1323
1324 SCM
1325 readword (int c, SCM w, SCM a)
1326 {
1327   if (c == EOF && w == cell_nil) return cell_nil;
1328   if (c == '\n' && w == cell_nil) return readword (getchar (), w, a);
1329   if (c == '\n' && value (car (w)) == '.' && cdr (w) == cell_nil) return cell_dot;
1330   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
1331   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
1332   if (c == '"' && w == cell_nil) return readstring ();
1333   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1334   if (c == '(' && w == cell_nil) return readlist (a);
1335   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1336   if (c == ')' && w == cell_nil) {ungetchar (c); return cell_nil;}
1337   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1338   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unquote_splicing].string, a),
1339                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
1340                                                                          cell_nil));}
1341   if ((c == '\''
1342        || c == '`'
1343        || c == ',')
1344       && w == cell_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
1345                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1346                                            cell_nil));}
1347   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == cell_nil) {
1348     getchar ();
1349     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unsyntax_splicing].string, a),
1350                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1351                                                            cell_nil));}
1352     return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unsyntax].string, a), cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));
1353   }
1354   if (c == '#' && (peekchar () == '\'' || peekchar () == '`') && w == cell_nil) {
1355     c = getchar ();
1356     return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (c), cell_nil)), a),
1357                  cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));}
1358   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
1359   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
1360   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
1361   if (c == '#' && w == cell_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
1362   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1363   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
1364   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), cell_nil)), a);
1365 }
1366
1367 SCM
1368 read_hex ()
1369 {
1370   int n = 0;
1371   int c = peekchar ();
1372   while ((c >= '0' && c <= '9')
1373          || (c >= 'A' && c <= 'F')
1374          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
1375     n <<= 4;
1376     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
1377     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
1378     else n+= c - '0';
1379     getchar ();
1380     c = peekchar ();
1381   }
1382   return make_number (n);
1383 }
1384
1385 SCM
1386 read_character ()
1387 {
1388   int c = getchar ();
1389   if (c >= '0' && c <= '7'
1390       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1391     c = c - '0';
1392     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1393       c <<= 3;
1394       c += getchar () - '0';
1395     }
1396   }
1397   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
1398       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1399     char buf[10];
1400     char *p = buf;
1401     *p++ = c;
1402     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1403       *p++ = getchar ();
1404     }
1405     *p = 0;
1406     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
1407     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
1408     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
1409     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
1410     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
1411     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
1412     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
1413     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
1414     else {
1415       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
1416       assert (!"char not supported");
1417     }
1418   }
1419   return make_char (c);
1420 }
1421
1422 SCM
1423 append_char (SCM x, int i)
1424 {
1425   return append2 (x, cons (make_char (i), cell_nil));
1426 }
1427
1428 SCM
1429 readstring ()
1430 {
1431   SCM p = cell_nil;
1432   int c = getchar ();
1433   while (true) {
1434     if (c == '"') break;
1435     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1436     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1437     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1438     else p = append_char (p, c);
1439     c = getchar ();
1440   }
1441   return make_string (p);
1442 }
1443
1444 int
1445 eat_whitespace (int c)
1446 {
1447   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1448   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1449   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1450   return c;
1451 }
1452
1453 SCM
1454 readlist (SCM a)
1455 {
1456   int c = getchar ();
1457   c = eat_whitespace (c);
1458   if (c == ')') return cell_nil;
1459   SCM w = readword (c, cell_nil, a);
1460   if (w == cell_dot)
1461     return car (readlist (a));
1462   return cons (w, readlist (a));
1463 }
1464
1465 SCM
1466 read_env (SCM a)
1467 {
1468   return readword (getchar (), cell_nil, a);
1469 }
1470
1471 SCM
1472 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1473 {
1474   return cons (cons (key, value), alist);
1475 }
1476
1477 SCM
1478 add_environment (SCM a, char const *name, SCM x)
1479 {
1480   return acons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x, a);
1481 }
1482
1483 SCM
1484 mes_environment () ///((internal))
1485 {
1486   // setup GC
1487   g_cells = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1488   g_cells[0].type = VECTOR;
1489   g_cells[0].length = ARENA_SIZE - 1;
1490   g_cells[0].length = 10;
1491   g_cells[0].vector = 0;
1492   g_cells++;
1493   // a = add_environment (a, "%free", &g_free); hihi, gets <3 moved
1494   // a = add_environment (a, "%the-cells", g_cells);
1495   // a = add_environment (a, "%new-cells", g_news);
1496
1497 //#include "mes.symbols.i"
1498
1499   g_cells[0].type = CHAR;
1500   g_cells[0].value = 'c';
1501   g_free.value = 1; // 0 is tricky
1502
1503 #if !MES_MINI
1504 #include "mes.symbols.i"
1505 #else // MES_MINI
1506   cell_nil = g_free.value++;
1507   g_cells[cell_nil] = scm_nil;
1508   cell_f = g_free.value++;
1509   g_cells[cell_f] = scm_f;
1510   cell_t = g_free.value++;
1511   g_cells[cell_t] = scm_t;
1512   cell_undefined = g_free.value++;
1513   g_cells[cell_undefined] = scm_undefined;
1514   cell_unspecified = g_free.value++;
1515   g_cells[cell_unspecified] = scm_unspecified;
1516   cell_closure = g_free.value++;
1517   g_cells[cell_closure] = scm_closure;
1518   cell_begin = g_free.value++;
1519   g_cells[cell_begin] = scm_begin;
1520
1521   cell_symbol_begin = g_free.value++;
1522   g_cells[cell_symbol_begin] = scm_symbol_begin;
1523
1524   cell_symbol_sc_expander_alist = g_free.value++;
1525   g_cells[cell_symbol_sc_expander_alist] = scm_symbol_sc_expander_alist;
1526   cell_symbol_sc_expand = g_free.value++;
1527   g_cells[cell_symbol_sc_expand] = scm_symbol_sc_expand;
1528
1529   // cell_dot = g_free.value++;
1530   // g_cells[cell_dot] = scm_dot;
1531   // cell_circular = g_free.value++;
1532   // g_cells[cell_circular] = scm_circular;
1533   // cell_symbol_lambda = g_free.value++;
1534   // g_cells[cell_symbol_lambda] = scm_symbol_lambda;
1535   // cell_symbol_if = g_free.value++;
1536   // g_cells[cell_symbol_if] = scm_symbol_if;
1537   // cell_symbol_define = g_free.value++;
1538   // g_cells[cell_symbol_define] = scm_symbol_define;
1539   // cell_symbol_define_macro = g_free.value++;
1540   // g_cells[cell_symbol_define_macro] = scm_symbol_define_macro;
1541
1542 #endif // MES_MINI
1543
1544   SCM symbol_max = g_free.value;
1545
1546 #if MES_FULL
1547 #include "define.i"
1548 #include "lib.i"
1549 #include "math.i"
1550 #include "mes.i"
1551 #include "posix.i"
1552 #include "quasiquote.i"
1553 #include "string.i"
1554 #include "type.i"
1555 #else
1556
1557   cell_cons = g_free.value++;
1558   cell_display = g_free.value++;
1559   cell_eq_p = g_free.value++;
1560   cell_newline = g_free.value++;
1561
1562   g_cells[cell_cons] = scm_cons;
1563   g_cells[cell_display] = scm_display;
1564   g_cells[cell_eq_p] = scm_eq_p;
1565   g_cells[cell_newline] = scm_newline;
1566
1567   cell_make_vector = g_free.value++;
1568   g_cells[cell_make_vector] = scm_make_vector;
1569
1570 #endif
1571
1572   tmp = g_free.value++;
1573   tmp_num = g_free.value++;
1574   g_cells[tmp_num].type = NUMBER;
1575   tmp_num2 = g_free.value++;
1576   g_cells[tmp_num2].type = NUMBER;
1577
1578   g_start = g_free.value;
1579
1580   symbols = 0;
1581   for (int i=1; i<symbol_max; i++)
1582     symbols = cons (i, symbols);
1583
1584   SCM a = cell_nil;
1585
1586 #if MES_FULL
1587 #include "define.environment.i"
1588 #include "lib.environment.i"
1589 #include "math.environment.i"
1590 #include "mes.environment.i"
1591 #include "posix.environment.i"
1592   //#include "quasiquote.environment.i"
1593 #include "string.environment.i"
1594 #include "type.environment.i"
1595 #else // !MES_FULL
1596
1597   a = add_environment (a, "cons", cell_cons);
1598   a = add_environment (a, "display", cell_display);
1599   a = add_environment (a, "eq?", cell_eq_p);
1600   a = add_environment (a, "newline", cell_newline);
1601
1602   a = add_environment (a, "make-vector", cell_make_vector);
1603
1604 #if !MES_MINI
1605    a = add_environment (a, "*", cell_multiply);
1606    a = add_environment (a, "list", cell_list);
1607    //
1608    a = add_environment (a, "car", cell_car);
1609    a = add_environment (a, "cdr", cell_cdr);
1610    a = add_environment (a, "+", cell_plus);
1611    a = add_environment (a, "quote", cell_quote);
1612    a = add_environment (a, "null?", cell_null_p);
1613    a = add_environment (a, "=", cell_is_p);
1614
1615    // a = add_environment (a, "gc", cell_gc);
1616    // a = add_environment (a, "apply-env", cell_apply_env);
1617    // a = add_environment (a, "eval-env", cell_eval_env);
1618    // a = add_environment (a, "cadr", cell_cadr);
1619 #endif // !MES_MINI
1620 #endif // !MES_FULL
1621
1622 #if BOOT
1623   ////symbols = cons (cell_symbol_label, symbols);
1624   a = cons (cons (cell_symbol_label, cell_t), a);
1625 #endif
1626   a = cons (cons (cell_symbol_begin, cell_begin), a);
1627
1628   a = add_environment (a, "sc-expand", cell_f);
1629
1630   a = cons (cons (cell_closure, a), a);
1631
1632   internal_lookup_symbol (cell_nil);
1633
1634   r0 = a;
1635   r1 = make_char (0);
1636   r2 = make_char (0);
1637   r3 = make_char (0);
1638   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1639
1640   return a;
1641 }
1642
1643 SCM
1644 make_lambda (SCM args, SCM body)
1645 {
1646   return cons (cell_symbol_lambda, cons (args, body));
1647 }
1648
1649 SCM
1650 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1651 {
1652   return cons (cell_closure, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1653 }
1654
1655 SCM
1656 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1657 {
1658   if (g_cells[x].type != SYMBOL) return cell_f;
1659   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1660   if (macro_p (m) == cell_t) return MACRO (m);
1661   return cell_f;
1662 }
1663
1664 SCM
1665 read_input_file_env (SCM e, SCM a)
1666 {
1667   if (e == cell_nil) return e;
1668   return cons (e, read_input_file_env (read_env (a), a));
1669 }
1670
1671 SCM
1672 load_env (SCM a)
1673 {
1674   SCM p = read_input_file_env (read_env (a), a);
1675   return begin_env (p, a);
1676 }
1677
1678 #include "type.c"
1679 #include "define.c"
1680 #include "lib.c"
1681 #include "math.c"
1682 #include "posix.c"
1683 #include "quasiquote.c"
1684 #include "string.c"
1685
1686 int
1687 main (int argc, char *argv[])
1688 {
1689   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1690   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.2\n");
1691   g_stdin = stdin;
1692   SCM a = mes_environment ();
1693   display_ (stderr, load_env (a));
1694   fputs ("", stderr);
1695   fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1696   return 0;
1697 }