core: Number based cells.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #define _GNU_SOURCE
22 #include <assert.h>
23 #include <ctype.h>
24 #include <limits.h>
25 #include <stdio.h>
26 #include <string.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <stdbool.h>
29
30 #define DEBUG 0
31 #define QUASIQUOTE 1
32 //#define QUASISYNTAX 0
33
34 #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 }