core+mini-mes: Replace manual snippets by snarfed includes.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #define _GNU_SOURCE
22 #if __GNUC__
23 #define  __NYACC__ 0
24 #define NYACC
25 #define NYACC2
26 #include <assert.h>
27 #include <ctype.h>
28 #include <errno.h>
29 #include <limits.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdbool.h>
34 #else
35 typedef int bool;
36 #define  __NYACC__ 1
37 #define NYACC nyacc
38 #define NYACC2 nyacc2
39 #endif
40
41 #define DEBUG 0
42 #define FIXED_PRIMITIVES 1
43
44 int ARENA_SIZE = 100000;
45 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
46 int GC_SAFETY = 100;
47
48 typedef int SCM;
49 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
50 typedef SCM (*function0_t) (void);
51 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
52 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
53 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
54 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
55 struct function {
56   union {
57     function0_t function0;
58     function1_t function1;
59     function2_t function2;
60     function3_t function3;
61     functionn_t functionn;
62   } NYACC;
63   int arity;
64   char const *name;
65 };
66 struct scm {
67   enum type_t type;
68   union {
69     char const* name;
70     SCM string;
71     SCM car;
72     SCM ref;
73     int length;
74   } NYACC;
75   union {
76     int value;
77     int function;
78     SCM cdr;
79     SCM closure;
80     SCM continuation;
81     SCM macro;
82     SCM vector;
83     int hits;
84   } NYACC2;
85 };
86
87 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
88 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
89 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
90 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
91 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
92 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
93 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
94 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
95 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
96 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
97
98 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
99 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
100 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
101 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
102 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
103 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
104
105 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
106 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
107 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
108
109 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
110 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
111 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
112 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
113 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
114 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
115 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
116 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
117
118 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
119 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
120 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
121 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
122 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
123 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
124
125 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
126 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
127 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
128
129 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
130 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
131 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
132 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
133 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
134
135 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
136 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
137 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
138 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
139 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
140 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
141
142 //FIXED_PRIMITIVES
143 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
144 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
145 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
146 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
147
148 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
149 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
150 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
151 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
152 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
153 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
154 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
155 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
156 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
157 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
158 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
159 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
160
161 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
162
163 int g_free = 0;
164 struct scm *g_cells;
165 struct scm *g_news = 0;
166
167 #include "mes.symbols.h"
168
169 SCM tmp;
170 SCM tmp_num;
171 SCM tmp_num2;
172
173 struct function g_functions[200];
174 int g_function = 0;
175
176 SCM g_continuations = 0;
177 SCM g_symbols = 0;
178 SCM g_stack = 0;
179 SCM r0 = 0; // a/env
180 SCM r1 = 0; // param 1
181 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
182 SCM r3 = 0; // continuation
183
184 #include "lib.h"
185 #include "math.h"
186 #include "mes.h"
187 #include "posix.h"
188 #include "reader.h"
189
190 #define CAR(x) g_cells[x].car
191 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
192 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
193 #define HITS(x) g_cells[x].hits
194 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
195 #define NAME(x) g_cells[x].name
196 #define STRING(x) g_cells[x].string
197 #define TYPE(x) g_cells[x].type
198 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
199 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
200 #define REF(x) g_cells[x].ref
201 #define VALUE(x) g_cells[x].value
202 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
203 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
204 #define NCAR(x) g_news[x].car
205 #define NTYPE(x) g_news[x].type
206
207 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
208 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
209 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
210 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
211 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
212 #define CDDDR(x) CDR (CDR (CDR (x)))
213 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
214 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
215
216 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
217 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
218 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
219 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (TREF), n, 0)
220 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
221
222 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
223
224 SCM
225 tmp_num_ (int x)
226 {
227   g_cells[tmp_num].value = x;
228   return tmp_num;
229 }
230
231 SCM
232 tmp_num2_ (int x)
233 {
234   g_cells[tmp_num2].value = x;
235   return tmp_num2;
236 }
237
238 SCM
239 alloc (int n)
240 {
241   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
242   SCM x = g_free;
243   g_free += n;
244   return x;
245 }
246
247 SCM
248 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
249 {
250   SCM x = alloc (1);
251   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
252   TYPE (x) = VALUE (type);
253   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
254     if (car) CAR (x) = CAR (car);
255     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
256   } else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
257     if (car) CAR (x) = car;
258     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
259   } else {
260     CAR (x) = car;
261     CDR (x) = cdr;
262   }
263   return x;
264 }
265
266 SCM
267 cons (SCM x, SCM y)
268 {
269   g_cells[tmp_num].value = TPAIR;
270   return make_cell (tmp_num, x, y);
271 }
272
273 SCM
274 car (SCM x)
275 {
276   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
277   return CAR (x);
278 }
279
280 SCM
281 cdr (SCM x)
282 {
283   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
284   return CDR (x);
285 }
286
287 SCM
288 null_p (SCM x)
289 {
290   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
291 }
292
293 SCM
294 eq_p (SCM x, SCM y)
295 {
296   return (x == y
297           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
298                && STRING (x) == STRING (y)))
299           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
300               && VALUE (x) == VALUE (y))
301           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
302               && VALUE (x) == VALUE (y)))
303     ? cell_t : cell_f;
304 }
305
306 SCM
307 type_ (SCM x)
308 {
309   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
310 }
311
312 SCM
313 car_ (SCM x)
314 {
315   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
316           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
317               || TYPE (CAR (x)) == TREF
318               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
319               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
320               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
321 }
322
323 SCM
324 cdr_ (SCM x)
325 {
326   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
327           || TYPE (CDR (x)) == TREF
328           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
329           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
330           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
331 }
332
333 SCM
334 append2 (SCM x, SCM y)
335 {
336   if (x == cell_nil) return y;
337   assert (TYPE (x) == TPAIR);
338   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
339 }
340
341 SCM
342 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
343 {
344   if (x == cell_nil)
345     return a;
346   if (TYPE (x) != TPAIR)
347     return cons (cons (x, y), a);
348   return cons (cons (car (x), car (y)),
349                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
350 }
351
352 SCM
353 call (SCM fn, SCM x)
354 {
355   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
356       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
357     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
358   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
359       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
360     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
361   switch (FUNCTION (fn).arity)
362     {
363     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
364     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
365     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
366     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
367     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
368     }
369
370   return cell_unspecified;
371 }
372
373 SCM
374 assq (SCM x, SCM a)
375 {
376   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
377   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
378 }
379
380 SCM
381 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
382 {
383   x = assq (x, a);
384   if (x == cell_f) return cell_undefined;
385   return cdr (x);
386 }
387
388 SCM
389 set_car_x (SCM x, SCM e)
390 {
391   assert (TYPE (x) == TPAIR);
392   CAR (x) = e;
393   return cell_unspecified;
394 }
395
396 SCM
397 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
398 {
399   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
400   CDR (x) = e;
401   return cell_unspecified;
402 }
403
404 SCM
405 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
406 {
407   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
408   if (TYPE (p) != TPAIR)  error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
409   return set_cdr_x (p, e);
410 }
411
412 SCM
413 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
414 {
415   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
416   r1 = e;
417   r0 = cl;
418   return cell_unspecified;
419 }
420
421 SCM
422 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
423 {
424   return make_cell (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
425 }
426
427 SCM
428 lookup_macro (SCM x, SCM a)
429 {
430   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
431   SCM m = assq_ref_env (x, a);
432   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
433   return cell_f;
434 }
435
436 SCM
437 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
438 {
439   SCM x = r3;
440   r3 = c;
441   r2 = p2;
442   gc_push_frame ();
443   r1 = p1;
444   r0 = a;
445   r3 = x;
446   return cell_unspecified;
447 }
448
449 SCM caar (SCM x) {return car (car (x));}
450 SCM cadr (SCM x) {return car (cdr (x));}
451 SCM cdar (SCM x) {return cdr (car (x));}
452 SCM cddr (SCM x) {return cdr (cdr (x));}
453
454 SCM
455 eval_apply ()
456 {
457  eval_apply:
458   if (g_free + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
459     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
460
461   switch (r3)
462     {
463     case cell_vm_evlis: goto evlis;
464     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
465     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
466     case cell_vm_apply: goto apply;
467     case cell_vm_apply2: goto apply2;
468     case cell_vm_eval: goto eval;
469 #if FIXED_PRIMITIVES
470     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
471     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
472     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
473     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
474 #endif
475     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
476     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
477     case cell_vm_eval2: goto eval2;
478     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
479     case cell_vm_begin: goto begin;
480     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
481     case cell_vm_begin2: goto begin2;
482     case cell_vm_if: goto vm_if;
483     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
484     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
485     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
486     case cell_vm_return: goto vm_return;
487     case cell_unspecified: return r1;
488     default:
489       assert (0);
490     }
491
492   SCM x = cell_nil;
493   SCM y = cell_nil;
494  evlis:
495   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
496   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
497   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
498   goto eval;
499  evlis2:
500   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
501   goto evlis;
502  evlis3:
503   r1 = cons (r2, r1);
504   goto vm_return;
505
506  apply:
507   switch (TYPE (car (r1)))
508     {
509     case TFUNCTION: {
510       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
511       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
512       goto vm_return;
513     }
514     case TCLOSURE:
515       {
516         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
517         SCM formals = cadr (cl);
518         SCM body = cddr (cl);
519         SCM aa = cdar (cl);
520         aa = cdr (aa);
521         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
522         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
523         call_lambda (body, p, aa, r0);
524         goto begin;
525       }
526       case TCONTINUATION:
527         {
528           x = r1;
529           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
530           gc_pop_frame ();
531           r1 = cadr (x);
532           goto eval_apply;
533         }
534     case TSPECIAL:
535       {
536         switch (car (r1))
537           {
538           case cell_vm_apply:
539             {
540               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
541               goto apply;
542             }
543           case cell_vm_eval:
544             {
545               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
546               goto eval;
547             }
548           case cell_call_with_current_continuation:
549             {
550               r1 = cdr (r1);
551               goto call_with_current_continuation;
552             }
553           default: check_apply (cell_f, car (r1));
554           }
555       }
556     case TSYMBOL:
557       {
558         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
559           {
560             r1 = cdr (r1);
561             goto call_with_values;
562           }
563         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
564           {
565             r1 = r0;
566             goto vm_return;
567           }
568         break;
569       }
570     case TPAIR:
571       {
572         switch (caar (r1))
573           {
574           case cell_symbol_lambda:
575             {
576               SCM formals = cadr (car (r1));
577               SCM body = cddr (car (r1));
578               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
579               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
580               call_lambda (body, p, p, r0);
581               goto begin;
582             }
583           }
584       }
585     }
586   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
587   goto eval;
588  apply2:
589   check_apply (r1, car (r2));
590   r1 = cons (r1, cdr (r2));
591   goto apply;
592
593  eval:
594   switch (TYPE (r1))
595     {
596     case TPAIR:
597       {
598         switch (car (r1))
599           {
600 #if FIXED_PRIMITIVES
601           case cell_symbol_car:
602             {
603               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
604             eval_car:
605               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
606             }
607           case cell_symbol_cdr:
608             {
609               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
610             eval_cdr:
611               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
612             }
613           case cell_symbol_cons: {
614             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
615             eval_cons:
616             x = r1;
617             gc_pop_frame ();
618             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
619             goto eval_apply;
620           }
621           case cell_symbol_null_p:
622             {
623               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
624               goto eval;
625             eval_null_p:
626               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
627             }
628 #endif // FIXED_PRIMITIVES
629           case cell_symbol_quote:
630             {
631               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cadr (x); goto eval_apply;
632             }
633           case cell_symbol_begin: goto begin;
634           case cell_symbol_lambda:
635             {
636               r1 = make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
637               goto vm_return;
638             }
639           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
640           case cell_symbol_set_x:
641             {
642               push_cc (car (cddr (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
643               goto eval;
644             eval_set_x:
645               x = r2;
646               r1 = set_env_x (cadr (x), r1, r0);
647               goto vm_return;
648             }
649           case cell_vm_macro_expand:
650             {
651               push_cc (cadr (r1), r1, r0, cell_vm_return);
652               goto macro_expand;
653             }
654           default: {
655             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
656             goto macro_expand;
657             eval_macro:
658             x = r2;
659             if (r1 != r2)
660               {
661                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
662                   {
663                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
664                     set_car_x (r2, car (r1));
665                   }
666                 goto eval;
667               }
668             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
669             eval2:
670             r1 = cons (car (r2), r1);
671             goto apply;
672           }
673           }
674       }
675     case TSYMBOL:
676       {
677         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
678         goto vm_return;
679       }
680     default: goto vm_return;
681     }
682
683   SCM macro;
684   SCM expanders;
685  macro_expand:
686   if (TYPE (r1) == TPAIR
687       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
688     {
689       r1 = cons (macro, CDR (r1));
690       goto apply;
691     }
692   else if (TYPE (r1) == TPAIR
693            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
694            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
695            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
696     {
697       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
698       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
699         {
700           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
701           goto apply;
702         }
703     }
704   goto vm_return;
705
706  begin:
707   x = cell_unspecified;
708   while (r1 != cell_nil) {
709     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
710       {
711         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
712           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
713         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
714           {
715             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
716             goto apply;
717           begin_read_input_file:
718             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
719           }
720       }
721     if (CDR (r1) == cell_nil)
722       {
723         r1 = car (r1);
724         goto eval;
725       }
726     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
727     goto eval;
728   begin2:
729     x = r1;
730     r1 = CDR (r2);
731   }
732   r1 = x;
733   goto vm_return;
734
735  vm_if:
736   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
737   goto eval;
738  if_expr:
739   x = r1;
740   r1 = r2;
741   if (x != cell_f)
742     {
743       r1 = cadr (r1);
744       goto eval;
745     }
746   if (cddr (r1) != cell_nil)
747     {
748       r1 = car (cddr (r1));
749       goto eval;
750     }
751   r1 = cell_unspecified;
752   goto vm_return;
753
754  call_with_current_continuation:
755   gc_push_frame ();
756   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
757   gc_pop_frame ();
758   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
759   goto apply;
760  call_with_current_continuation2:
761   CONTINUATION (r2) = g_stack;
762   goto vm_return;
763
764  call_with_values:
765   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
766   goto apply;
767  call_with_values2:
768   if (TYPE (r1) == TVALUES)
769     r1 = CDR (r1);
770   r1 = cons (cadr (r2), r1);
771   goto apply;
772
773  vm_return:
774   x = r1;
775   gc_pop_frame ();
776   r1 = x;
777   goto eval_apply;
778 }
779
780 SCM
781 gc_peek_frame () ///((internal))
782 {
783   SCM frame = car (g_stack);
784   r1 = car (frame);
785   r2 = cadr (frame);
786   r3 = car (cddr (frame));
787   r0 = cadr (cddr (frame));
788   return frame;
789 }
790
791 SCM
792 gc_pop_frame () ///((internal))
793 {
794   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
795   g_stack = cdr (g_stack);
796   return frame;
797 }
798
799 SCM
800 gc_push_frame () ///((internal))
801 {
802   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
803   return g_stack = cons (frame, g_stack);
804 }
805
806 SCM
807 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
808 {
809   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
810   r3 = cell_vm_apply;
811   return eval_apply ();
812 }
813
814 SCM
815 cstring_to_list (char const* s)
816 {
817   SCM p = cell_nil;
818   int i = strlen (s);
819   while (i--)
820     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
821   return p;
822 }
823
824 SCM
825 make_symbol_ (SCM s)
826 {
827   g_cells[tmp_num].value = TSYMBOL;
828   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
829   g_symbols = cons (x, g_symbols);
830   return x;
831 }
832
833 SCM
834 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b)
835 {
836   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
837     assert (TYPE (car (a)) == TCHAR);
838     assert (TYPE (car (b)) == TCHAR);
839     a = cdr (a);
840     b = cdr (b);
841   }
842   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
843 }
844
845 SCM
846 lookup_symbol_ (SCM s)
847 {
848   SCM x = g_symbols;
849   while (x) {
850     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
851     x = cdr (x);
852   }
853   if (x) x = car (x);
854   return x;
855 }
856
857 SCM
858 make_symbol (SCM s)
859 {
860   SCM x = lookup_symbol_ (s);
861   return x ? x : make_symbol_ (s);
862 }
863
864 SCM
865 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
866 {
867   return cons (cons (key, value), alist);
868 }
869
870 //\f temp MINI_MES lib
871
872 SCM
873 write_byte (SCM x) ///((arity . n))
874 {
875   SCM c = car (x);
876   SCM p = cdr (x);
877   int fd = 1;
878   if (TYPE (p) == TPAIR && TYPE (car (p)) == TNUMBER) fd = VALUE (car (p));
879   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
880   assert (TYPE (c) == TNUMBER || TYPE (c) == TCHAR);
881   fputc (VALUE (c), f);
882   return c;
883 }
884
885 char const*
886 string_to_cstring (SCM s)
887 {
888   static char buf[1024];
889   char *p = buf;
890   s = STRING(s);
891   while (s != cell_nil)
892     {
893       *p++ = VALUE (car (s));
894       s = cdr (s);
895     }
896   *p = 0;
897   return buf;
898 }
899
900 #if __GNUC__
901 char const* itoa(int);
902 #endif
903
904 SCM
905 display_ (SCM x)
906 {
907   // eputs ("<display>\n");
908   switch (TYPE (x))
909     {
910     case TCHAR:
911       {
912         //puts ("<char>\n");
913         puts ("#\\");
914         putchar (VALUE (x));
915         break;
916       }
917     case TFUNCTION:
918       {
919 #if __GNUC__
920         puts ("#<procedure ");
921         puts (FUNCTION (x).name ? FUNCTION (x).name : "?");
922         puts ("[");
923         puts (itoa (CDR (x)));
924         puts ("]>");
925         break;
926 #endif
927         //puts ("<function>\n");
928         if (VALUE (x) == 0)
929           puts ("make-cell");
930         if (VALUE (x) == 1)
931           puts ("cons");
932         if (VALUE (x) == 2)
933           puts ("car");
934         if (VALUE (x) == 3)
935           puts ("cdr");
936         break;
937       }
938     case TNUMBER:
939       {
940         //puts ("<number>\n");
941 #if __GNUC__
942         puts (itoa (VALUE (x)));
943 #else
944         int i;
945         i = VALUE (x);
946         i = i + 48;
947         putchar (i);
948 #endif
949         break;
950       }
951     case TPAIR:
952       {
953         //puts ("<pair>\n");
954         //if (cont != cell_f) puts "(");
955         puts ("(");
956         if (x && x != cell_nil) display_ (CAR (x));
957         if (CDR (x) && CDR (x) != cell_nil)
958           {
959 #if __GNUC__
960             if (TYPE (CDR (x)) != TPAIR)
961               puts (" . ");
962 #else
963             int c;
964             c = CDR (x);
965             c = TYPE (c);
966             if (c != TPAIR)
967               puts (" . ");
968 #endif
969             display_ (CDR (x));
970           }
971         //if (cont != cell_f) puts (")");
972         puts (")");
973         break;
974       }
975     case TSPECIAL:
976       {
977         switch (x)
978           {
979           case 1: {puts ("()"); break;}
980           case 2: {puts ("#f"); break;}
981           case 3: {puts ("#t"); break;}
982           default:
983             {
984 #if __GNUC__
985         puts ("<x:");
986         puts (itoa (x));
987         puts (">");
988 #else
989         puts ("<x>");
990 #endif
991             }
992           }
993         break;
994       }
995     case TSYMBOL:
996       {
997 #if 0
998         switch (x)
999           {
1000           case 11: {puts (" . "); break;}
1001           case 12: {puts ("lambda"); break;}
1002           case 13: {puts ("begin"); break;}
1003           case 14: {puts ("if"); break;}
1004           case 15: {puts ("quote"); break;}
1005           case 37: {puts ("car"); break;}
1006           case 38: {puts ("cdr"); break;}
1007           case 39: {puts ("null?"); break;}
1008           case 40: {puts ("eq?"); break;}
1009           case 41: {puts ("cons"); break;}
1010           default:
1011             {
1012 #if __GNUC__
1013         puts ("<s:");
1014         puts (itoa (x));
1015         puts (">");
1016 #else
1017         puts ("<s>");
1018 #endif
1019             }
1020           }
1021         break;
1022 #else
1023         SCM t = CAR (x);
1024         while (t != cell_nil)
1025           {
1026             putchar (VALUE (CAR (t)));
1027             t = CDR (t);
1028           }
1029 #endif
1030       }
1031     default:
1032       {
1033         //puts ("<default>\n");
1034 #if __GNUC__
1035         puts ("<");
1036         puts (itoa (TYPE (x)));
1037         puts (":");
1038         puts (itoa (x));
1039         puts (">");
1040 #else
1041         puts ("_");
1042 #endif
1043         break;
1044       }
1045     }
1046   return 0;
1047 }
1048
1049 SCM
1050 stderr_ (SCM x)
1051 {
1052   SCM write;
1053   if (TYPE (x) == TSTRING)
1054     fprintf (stderr, string_to_cstring (x));
1055   else if ((write = assq_ref_env (cell_symbol_write, r0)) != cell_undefined)
1056     apply (assq_ref_env (cell_symbol_display, r0), cons (x, cons (MAKE_NUMBER (2), cell_nil)), r0);
1057   else if (TYPE (x) == TSPECIAL || TYPE (x) == TSTRING || TYPE (x) == TSYMBOL)
1058     fprintf (stderr, string_to_cstring (x));
1059   else if (TYPE (x) == TNUMBER)
1060     fprintf (stderr, "%d", VALUE (x));
1061   else
1062     fprintf (stderr, "display: undefined\n");
1063   return cell_unspecified;
1064 }
1065
1066 SCM
1067 make_vector (SCM n)
1068 {
1069   int k = VALUE (n);
1070   g_cells[tmp_num].value = TVECTOR;
1071   SCM v = alloc (k);
1072   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
1073   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
1074   return x;
1075 }
1076
1077 SCM
1078 arity_ (SCM x)
1079 {
1080   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
1081   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
1082 }
1083
1084 SCM
1085 values (SCM x) ///((arity . n))
1086 {
1087   SCM v = cons (0, x);
1088   TYPE (v) = TVALUES;
1089   return v;
1090 }
1091
1092 SCM
1093 vector_length (SCM x)
1094 {
1095   assert (TYPE (x) == TVECTOR);
1096   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
1097 }
1098
1099 SCM
1100 vector_ref (SCM x, SCM i)
1101 {
1102   assert (TYPE (x) == TVECTOR);
1103   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
1104   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
1105   if (TYPE (e) == TREF) e = g_cells[e].ref;
1106   if (TYPE (e) == TCHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
1107   if (TYPE (e) == TNUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
1108   return e;
1109 }
1110
1111 SCM
1112 vector_entry (SCM x) {
1113   if (TYPE (x) == TPAIR || TYPE (x) == TSPECIAL || TYPE (x) == TSTRING || TYPE (x) == TSYMBOL || TYPE (x) == TVECTOR) x = MAKE_REF (x);
1114   return x;
1115 }
1116
1117 SCM
1118 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
1119 {
1120   assert (TYPE (x) == TVECTOR);
1121   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
1122   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
1123   return cell_unspecified;
1124 }
1125
1126 SCM
1127 list_to_vector (SCM x)
1128 {
1129   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
1130   SCM v = make_vector (tmp_num);
1131   SCM p = VECTOR (v);
1132   while (x != cell_nil)
1133     {
1134       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
1135       x = cdr (x);
1136     }
1137   return v;
1138 }
1139
1140 SCM
1141 vector_to_list (SCM v)
1142 {
1143   SCM x = cell_nil;
1144   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
1145     SCM e = VECTOR (v)+i;
1146     if (TYPE (e) == TREF) e = g_cells[e].ref;
1147     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
1148   }
1149   return x;
1150 }
1151
1152 void
1153 make_tmps (struct scm* cells)
1154 {
1155   tmp = g_free++;
1156   cells[tmp].type = TCHAR;
1157   tmp_num = g_free++;
1158   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
1159   tmp_num2 = g_free++;
1160   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
1161 }
1162
1163 //\f Jam Collector
1164 SCM g_symbol_max;
1165 bool g_debug = false;
1166
1167 SCM
1168 gc_up_arena ()
1169 {
1170   ARENA_SIZE *= 2;
1171   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(struct scm));
1172   if (!p) error (cell_symbol_system_error, cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (strerror (errno))), MAKE_NUMBER (g_free)));
1173   g_cells = (struct scm*)p;
1174   g_cells++;
1175   gc_init_news ();
1176 }
1177
1178 SCM
1179 gc ()
1180 {
1181   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free);
1182   g_free = 1;
1183   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
1184   for (int i=g_free; i<g_symbol_max; i++)
1185     gc_copy (i);
1186   make_tmps (g_news);
1187   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
1188   SCM new = gc_copy (g_stack);
1189   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, g_stack);
1190   g_stack = new;
1191   return gc_loop (1);
1192 }
1193
1194 SCM
1195 gc_loop (SCM scan)
1196 {
1197   while (scan < g_free)
1198     {
1199       if (NTYPE (scan) == TCLOSURE
1200           || NTYPE (scan) == TCONTINUATION
1201           || NTYPE (scan) == TFUNCTION
1202           || NTYPE (scan) == TKEYWORD
1203           || NTYPE (scan) == TMACRO
1204           || NTYPE (scan) == TPAIR
1205           || NTYPE (scan) == TREF
1206           || scan == 1 // null
1207           || NTYPE (scan) == TSPECIAL
1208           || NTYPE (scan) == TSTRING
1209           || NTYPE (scan) == TSYMBOL)
1210         {
1211           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
1212           gc_relocate_car (scan, car);
1213         }
1214       if ((NTYPE (scan) == TCLOSURE
1215            || NTYPE (scan) == TCONTINUATION
1216            || NTYPE (scan) == TMACRO
1217            || NTYPE (scan) == TPAIR
1218            || NTYPE (scan) == TVALUES)
1219           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
1220         {
1221           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
1222           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
1223         }
1224       scan++;
1225     }
1226   return gc_flip ();
1227 }
1228
1229 SCM
1230 gc_copy (SCM old)
1231 {
1232   if (TYPE (old) == TBROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
1233   SCM new = g_free++;
1234   g_news[new] = g_cells[old];
1235   if (NTYPE (new) == TVECTOR)
1236     {
1237       g_news[new].vector = g_free;
1238       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
1239         g_news[g_free++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
1240     }
1241   g_cells[old].type = TBROKEN_HEART;
1242   g_cells[old].car = new;
1243   return new;
1244 }
1245
1246 SCM
1247 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
1248 {
1249   g_news[new].car = car;
1250   return cell_unspecified;
1251 }
1252
1253 SCM
1254 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
1255 {
1256   g_news[new].cdr = cdr;
1257   return cell_unspecified;
1258 }
1259
1260 SCM
1261 gc_flip ()
1262 {
1263   struct scm *cells = g_cells;
1264   g_cells = g_news;
1265   g_news = cells;
1266   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free);
1267   return g_stack;
1268 }
1269
1270 //\f Environment setup
1271 SCM
1272 gc_init_cells ()
1273 {
1274   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(struct scm));
1275   g_cells[0].type = TVECTOR;
1276   g_cells[0].length = 1000;
1277   g_cells[0].vector = 0;
1278   g_cells++;
1279   g_cells[0].type = TCHAR;
1280   g_cells[0].value = 'c';
1281 }
1282
1283 SCM
1284 gc_init_news ()
1285 {
1286   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1287   g_news[0].type = TVECTOR;
1288   g_news[0].length = 1000;
1289   g_news[0].vector = 0;
1290   g_news++;
1291   g_news[0].type = TCHAR;
1292   g_news[0].value = 'n';
1293 }
1294
1295 SCM
1296 mes_symbols () ///((internal))
1297 {
1298   gc_init_cells ();
1299   gc_init_news ();
1300
1301 #include "mes.symbols.i"
1302
1303   g_symbol_max = g_free;
1304   make_tmps (g_cells);
1305
1306   g_symbols = 0;
1307   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1308     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1309
1310   SCM a = cell_nil;
1311
1312 #include "mes.symbol-names.i"
1313
1314   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1315   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1316
1317 #if BOOT
1318   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1319 #endif
1320   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1321   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1322   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1323   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1324   a = acons (cell_closure, a, a);
1325
1326   return a;
1327 }
1328
1329 SCM
1330 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1331 {
1332 #include "mes.i"
1333
1334 #include "lib.i"
1335 #include "math.i"
1336 #include "posix.i"
1337 #include "reader.i"
1338
1339 #include "lib.environment.i"
1340 #include "math.environment.i"
1341 #include "mes.environment.i"
1342 #include "posix.environment.i"
1343 #include "reader.environment.i"
1344
1345   return a;
1346 }
1347
1348 SCM
1349 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1350 {
1351   r0 = a;
1352   r1 = MAKE_CHAR (0);
1353   r2 = MAKE_CHAR (0);
1354   r3 = MAKE_CHAR (0);
1355   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1356   return r0;
1357 }
1358
1359 SCM
1360 mes_environment () ///((internal))
1361 {
1362   SCM a = mes_symbols ();
1363   return mes_g_stack (a);
1364 }
1365
1366 FILE *g_stdin;
1367 #include "lib.c"
1368 #include "math.c"
1369 #include "posix.c"
1370 #include "reader.c"
1371
1372 int
1373 main (int argc, char *argv[])
1374 {
1375 #if __GNUC__
1376   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1377 #else
1378 #endif
1379   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1380   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1381   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1382   g_stdin = stdin;
1383   r0 = mes_environment ();
1384
1385   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1386     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1387   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1388
1389   SCM lst = cell_nil;
1390   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1391   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1392
1393   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1394   r3 = cell_vm_begin;
1395   r1 = eval_apply ();
1396   stderr_ (r1);
1397   fputs ("", stderr);
1398   gc (g_stack);
1399 #if __GNUC__
1400   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1401 #else
1402 #endif
1403   return 0;
1404 }