core: Remove string.c.
[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 <errno.h>
25 #include <limits.h>
26 #include <stdio.h>
27 #include <string.h>
28 #include <stdlib.h>
29 #include <stdbool.h>
30
31 #define DEBUG 0
32 #define FIXED_PRIMITIVES 1
33
34 int ARENA_SIZE = 100000;
35 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
36 int GC_SAFETY = 100;
37
38 typedef int SCM;
39 enum type_t {CHAR, CLOSURE, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, REF, SPECIAL, STRING, SYMBOL, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
40 typedef SCM (*function0_t) (void);
41 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
42 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
43 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
44 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
45 typedef struct function_t {
46   union {
47     function0_t function0;
48     function1_t function1;
49     function2_t function2;
50     function3_t function3;
51     functionn_t functionn;
52   };
53   int arity;
54 } function;
55 struct scm_t;
56 typedef struct scm_t {
57   enum type_t type;
58   union {
59     char const *name;
60     SCM string;
61     SCM car;
62     SCM ref;
63     int length;
64   };
65   union {
66     int value;
67     int function;
68     SCM cdr;
69     SCM closure;
70     SCM macro;
71     SCM vector;
72     int hits;
73   };
74 } scm;
75
76 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
77 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
78 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
79 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
80 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
81 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
82 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
83 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
84 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
85 scm scm_label = {SPECIAL, "label"};
86 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
87
88 scm scm_symbol_dot = {SYMBOL, "*dot*"};
89 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
90 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
91 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
92 scm scm_symbol_define = {SYMBOL, "define"};
93 scm scm_symbol_define_macro = {SYMBOL, "define-macro"};
94 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
95
96 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
97 scm scm_symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
98 scm scm_symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
99 scm scm_symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
100
101 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
102 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
103 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
104 scm scm_symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
105 scm scm_symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
106 scm scm_symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
107 scm scm_symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
108 scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
109
110 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
111 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
112 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
113 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
114
115 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
116 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
117 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
118 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
119 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
120
121 scm char_eof = {CHAR, .name="*eof*", .value=-1};
122 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
123 scm char_alarm = {CHAR, .name="alarm", .value=8};
124 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
125 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
126 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
127 scm char_vtab = {CHAR, .name="vtab", .value=11};
128 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
129 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
130 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
131
132 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
133 scm *g_cells;
134 scm *g_news = 0;
135
136 #include "mes.symbols.h"
137
138 SCM tmp;
139 SCM tmp_num;
140 SCM tmp_num2;
141 SCM tmp_num3;
142 SCM tmp_num4;
143
144 function functions[200];
145 int g_function = 0;
146
147 SCM g_symbols = 0;
148 SCM stack = 0;
149 SCM r0 = 0; // a/env
150 SCM r1 = 0; // param 1
151 SCM r2 = 0; // param 2
152 SCM r3 = 0; // param 3
153
154 #include "display.h"
155 #include "lib.h"
156 #include "math.h"
157 #include "mes.h"
158 #include "posix.h"
159 #include "reader.h"
160
161 #define CAR(x) g_cells[x].car
162 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
163 #define HITS(x) g_cells[x].hits
164 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
165 #define NAME(x) g_cells[x].name
166 #define STRING(x) g_cells[x].string
167 #define TYPE(x) g_cells[x].type
168 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
169 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
170 #define REF(x) g_cells[x].ref
171 #define VALUE(x) g_cells[x].value
172 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
173 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
174 #define NCAR(x) g_news[x].car
175 #define NTYPE(x) g_news[x].type
176
177 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
178 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
179 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
180 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
181 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
182 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
183 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
184
185 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
186 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
187 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0);
188 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0);
189
190 SCM display_ (FILE* f, SCM x);
191 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a);
192
193 SCM
194 tmp_num_ (int x)
195 {
196   g_cells[tmp_num].value = x;
197   return tmp_num;
198 }
199
200 SCM
201 tmp_num2_ (int x)
202 {
203   g_cells[tmp_num2].value = x;
204   return tmp_num2;
205 }
206
207 SCM
208 alloc (int n)
209 {
210   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
211   SCM x = g_free.value;
212   g_free.value += n;
213   return x;
214 }
215
216 SCM
217 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
218 {
219   SCM x = alloc (1);
220   assert (TYPE (type) == NUMBER);
221   TYPE (x) = VALUE (type);
222   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
223     if (car) CAR (x) = CAR (car);
224     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
225   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
226     if (car) CAR (x) = car;
227     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
228   } else {
229     CAR (x) = car;
230     CDR (x) = cdr;
231   }
232   return x;
233 }
234
235 SCM
236 cons (SCM x, SCM y)
237 {
238   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
239   return make_cell (tmp_num, x, y);
240 }
241
242 SCM
243 car (SCM x)
244 {
245   assert (TYPE (x) == PAIR);
246   return CAR (x);
247 }
248
249 SCM
250 cdr (SCM x)
251 {
252   assert (TYPE (x) == PAIR);
253   return CDR (x);
254 }
255
256 SCM
257 type_ (SCM x)
258 {
259   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
260 }
261
262 SCM
263 car_ (SCM x)
264 {
265   return (TYPE (CAR (x)) == PAIR
266           || TYPE (CAR (x)) == REF
267           || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
268           || TYPE (CAR (x)) == STRING) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
269 }
270
271 SCM
272 cdr_ (SCM x)
273 {
274   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
275           || TYPE (CDR (x)) == REF
276           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
277           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
278 }
279
280 SCM
281 eq_p (SCM x, SCM y)
282 {
283   return (x == y
284           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
285                && STRING (x) == STRING (y)))
286           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
287               && VALUE (x) == VALUE (y))
288           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
289               && VALUE (x) == VALUE (y)))
290     ? cell_t : cell_f;
291 }
292
293 SCM
294 set_car_x (SCM x, SCM e)
295 {
296   assert (TYPE (x) == PAIR);
297   CAR (x) = e;
298   return cell_unspecified;
299 }
300
301 SCM
302 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
303 {
304   assert (TYPE (x) == PAIR);
305   CDR (x) = e;
306   return cell_unspecified;
307 }
308
309 SCM
310 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
311 {
312   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
313   return set_cdr_x (p, e);
314 }
315
316 SCM
317 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
318 {
319   if (x == cell_nil)
320     return a;
321   if (TYPE (x) != PAIR)
322     return cons (cons (x, y), a);
323   return cons (cons (car (x), car (y)),
324                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
325 }
326
327 SCM
328 assq (SCM x, SCM a)
329 {
330   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
331     {
332       if (TYPE (a) == BROKEN_HEART || TYPE (CAR (a)) == BROKEN_HEART)
333         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
334       a = CDR (a);
335     }
336   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
337 }
338
339 SCM
340 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
341 {
342   x = assq (x, a);
343   if (x == cell_f) return cell_undefined;
344   return cdr (x);
345 }
346
347 SCM
348 assert_defined (SCM x, SCM e)
349 {
350   if (e == cell_undefined)
351     {
352       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
353       display_ (stderr, x);
354       fprintf (stderr, "\n");
355       assert (!"unbound variable");
356     }
357   return e;
358 }
359
360 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
361 enum eval_apply_t g_target;
362
363 SCM
364 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
365 {
366   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
367   r1 = e;
368   r0 = cl;
369   r2 = a;
370   r3 = aa;
371   return cell_unspecified;
372 }
373
374 SCM
375 eval_apply ()
376 {
377   switch (g_target)
378     {
379     case EVLIS: goto evlis;
380     case APPLY: goto apply;
381     case EVAL: goto eval;
382     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
383     case BEGIN: goto begin;
384     case IF: goto label_if;
385     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
386     }
387
388  evlis:
389   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
390   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
391   r2 = eval_env (car (r1), r0);
392   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
393   return cons (r2, r1);
394
395  apply:
396   switch (TYPE (r1))
397     {
398     case FUNCTION: return call (r1, r2);
399     case CLOSURE:
400       {
401         SCM cl = CLOSURE (r1);
402         SCM args = cadr (cl);
403         SCM body = cddr (cl);
404         SCM aa = cdar (cl);
405         aa = cdr (aa);
406         SCM p = pairlis (args, r2, aa);
407         call_lambda (body, p, aa, r0);
408         goto begin;
409       }
410     case SYMBOL:
411       {
412         if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
413           {
414             r1 = car (r2);
415             r2 = cadr (r2);
416             goto call_with_values;
417           }
418         if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
419         break;
420       }
421     case PAIR:
422       {
423         switch (car (r1))
424           {
425           case cell_symbol_lambda:
426             {
427               SCM args = cadr (r1);
428               SCM body = cddr (r1);
429               SCM p = pairlis (args, r2, r0);
430               call_lambda (body, p, p, r0);
431               goto begin;
432             }
433 #if BOOT
434           case cell_symbol_label:
435             {
436               r0 = cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0);
437               r1 = caddr (r1);
438               goto apply;
439             }
440 #endif
441           }
442       }
443     }
444   SCM e = eval_env (r1, r0);
445   char const* type = 0;
446   if (e == cell_f || e == cell_t) type = "bool";
447   if (TYPE (e) == CHAR) type = "char";
448   if (TYPE (e) == NUMBER) type = "number";
449   if (TYPE (e) == STRING) type = "string";
450   if (e == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
451   if (e == cell_undefined) type =  "*undefined*";
452   if (type)
453     {
454       fprintf (stderr, "cannot apply: %s: ", type);
455       display_ (stderr, e);
456       fprintf (stderr, " [");
457       display_ (stderr, r1);
458       fprintf (stderr, "]\n");
459       assert (!"cannot apply");
460     }
461   r1 = e;
462   goto apply;
463
464  eval:
465   switch (TYPE (r1))
466     {
467     case PAIR:
468       {
469         switch (car (r1))
470           {
471 #if FIXED_PRIMITIVES
472           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
473           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
474           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
475               return cons (CAR (m), CADR (m));}
476           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
477 #endif // FIXED_PRIMITIVES
478           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
479           case cell_symbol_begin: goto begin;
480           case cell_symbol_lambda:
481             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
482           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto label_if;}
483           case cell_symbol_set_x: {
484             SCM x = eval_env (caddr (r1), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
485           }
486           default: {
487             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
488             if (x != r1)
489               {
490                 if (TYPE (x) == PAIR)
491                   {
492                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
493                     set_car_x (r1, car (x));
494                   }
495                 r1 = x;
496                 goto eval;
497               }
498             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
499             r1 = car (r1);
500             r2 = m;
501             goto apply;
502           }
503           }
504       }
505     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
506     default: return r1;
507     }
508
509   SCM macro;
510   SCM expanders;
511  macro_expand:
512   if (TYPE (r1) == PAIR
513       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
514     {
515       r2 = CDR (r1);
516       r1 = macro;
517       goto apply;
518     }
519   else if (TYPE (r1) == PAIR
520            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
521            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
522            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
523     {
524       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
525       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
526         {
527           r2 = cons (r1, cell_nil);
528           r1 = sc_expand;
529           goto apply;
530         }
531     }
532   return r1;
533
534   SCM r;
535  begin:
536   r = cell_unspecified;
537   while (r1 != cell_nil) {
538     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
539       {
540         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
541           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
542         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
543           {
544             SCM f = read_input_file_env (r0);
545             r1 = append2 (f, cdr (r1));
546           }
547       }
548     if (CDR (r1) == cell_nil)
549       {
550         r1 = car (r1);
551         goto eval;
552       }
553     r = eval_env (car (r1), r0);
554     r1 = CDR (r1);
555   }
556   return r;
557
558   SCM x;
559  label_if:
560   x = eval_env (car (r1), r0);
561   if (x != cell_f)
562     {
563       r1 = cadr (r1);
564       goto eval;
565     }
566   if (cddr (r1) != cell_nil)
567     {
568       r1 = caddr (r1);
569       goto eval;
570     }
571   return cell_unspecified;
572
573   SCM v;
574  call_with_values:
575   v = apply_env (r1, cell_nil, r0);
576   if (TYPE (v) == VALUES)
577     v = CDR (v);
578   r1 = r2;
579   r2 = v;
580   goto apply;
581 }
582
583 SCM
584 call (SCM fn, SCM x)
585 {
586   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
587       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
588     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
589   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
590       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
591     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
592   switch (FUNCTION (fn).arity)
593     {
594     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
595     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
596     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
597     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
598     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
599     }
600   return cell_unspecified;
601 }
602
603 SCM
604 gc_frame (SCM stack)
605 {
606   SCM frame = car (stack);
607   r1 = car (frame);
608   r2 = cadr (frame);
609   r3 = caddr (frame);
610   r0 = cadddr (frame);
611   return frame;
612 }
613
614 SCM
615 gc_stack (SCM a)
616 {
617   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
618   stack = cons (frame, stack);
619   stack = gc (stack);
620   gc_frame (stack);
621   stack = cdr (stack);
622   return stack;
623 }
624
625 SCM
626 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
627 {
628   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
629   stack = cons (frame, stack);
630   r1 = p1;
631   r2 = p2;
632   r0 = a;
633   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
634     gc_stack (stack);
635
636   SCM r = f ();
637   frame = gc_frame (stack);
638   stack = cdr (stack);
639   return r;
640 }
641
642 SCM
643 evlis_env (SCM m, SCM a)
644 {
645   g_target = EVLIS;
646   return vm_call (eval_apply, m, cell_undefined, a);
647 }
648
649 SCM
650 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
651 {
652   g_target = APPLY;
653   return vm_call (eval_apply, fn, x, a);
654 }
655
656 SCM
657 eval_env (SCM e, SCM a)
658 {
659   g_target = EVAL;
660   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
661 }
662
663 SCM
664 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
665 {
666   g_target = MACRO_EXPAND;
667   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
668 }
669
670 SCM
671 begin_env (SCM e, SCM a)
672 {
673   g_target = BEGIN;
674   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
675 }
676
677 SCM
678 if_env (SCM e, SCM a)
679 {
680   g_target = IF;
681   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
682 }
683
684 SCM
685 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
686 {
687   g_target = CALL_WITH_VALUES;
688   return vm_call (eval_apply, producer, consumer, a);
689 }
690
691 SCM
692 append2 (SCM x, SCM y)
693 {
694   if (x == cell_nil) return y;
695   assert (TYPE (x) == PAIR);
696   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
697 }
698
699 SCM
700 append (SCM x) ///((arity . n))
701  {
702   if (x == cell_nil) return cell_nil;
703   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
704   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
705  }
706
707 SCM
708 cstring_to_list (char const* s)
709 {
710   SCM p = cell_nil;
711   int i = strlen (s);
712   while (i--)
713     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
714   return p;
715 }
716
717 SCM
718 null_p (SCM x)
719 {
720   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
721 }
722
723 SCM
724 make_symbol_ (SCM s)
725 {
726   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
727   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
728   g_symbols = cons (x, g_symbols);
729   return x;
730 }
731
732 SCM
733 make_symbol (SCM s)
734 {
735   SCM x = lookup_symbol_ (s);
736   return x ? x : make_symbol_ (s);
737 }
738
739 SCM
740 make_vector (SCM n)
741 {
742   int k = VALUE (n);
743   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
744   SCM v = alloc (k);
745   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
746   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
747   return x;
748 }
749
750 SCM
751 values (SCM x) ///((arity . n))
752 {
753   SCM v = cons (0, x);
754   TYPE (v) = VALUES;
755   return v;
756 }
757
758 SCM
759 vector_length (SCM x)
760 {
761   assert (TYPE (x) == VECTOR);
762   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
763 }
764
765 SCM
766 vector_ref (SCM x, SCM i)
767 {
768   assert (TYPE (x) == VECTOR);
769   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
770   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
771   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
772   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
773   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
774   return e;
775 }
776
777 SCM
778 vector_entry (SCM x) {
779   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
780   return x;
781 }
782
783 SCM
784 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
785 {
786   assert (TYPE (x) == VECTOR);
787   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
788   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
789   return cell_unspecified;
790 }
791
792 SCM
793 list_to_vector (SCM x)
794 {
795   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
796   SCM v = make_vector (tmp_num);
797   SCM p = VECTOR (v);
798   while (x != cell_nil)
799     {
800       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
801       x = cdr (x);
802     }
803   return v;
804 }
805
806 SCM
807 vector_to_list (SCM v)
808 {
809   SCM x = cell_nil;
810   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
811     SCM e = VECTOR (v)+i;
812     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
813     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
814   }
815   return x;
816 }
817
818 FILE *g_stdin;
819 int
820 getchar ()
821 {
822   return getc (g_stdin);
823 }
824
825 int
826 ungetchar (int c)
827 {
828   return ungetc (c, g_stdin);
829 }
830
831 int
832 peekchar ()
833 {
834   int c = getchar ();
835   ungetchar (c);
836   return c;
837 }
838
839 SCM
840 peek_byte ()
841 {
842   return MAKE_NUMBER (peekchar ());
843 }
844
845 SCM
846 read_byte ()
847 {
848   return MAKE_NUMBER (getchar ());
849 }
850
851 SCM
852 unread_byte (SCM i)
853 {
854   ungetchar (VALUE (i));
855   return i;
856 }
857
858 SCM
859 write_char (SCM x) ///((arity . n))
860 {
861   SCM c = car (x);
862   SCM p = cdr (x);
863   int fd = 1;
864   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = VALUE (car (p));
865   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
866   assert (TYPE (c) == NUMBER || TYPE (c) == CHAR);
867   fputc (VALUE (c), f);
868   return c;
869 }
870
871 SCM
872 symbol_to_list (SCM x)
873 {
874   assert (TYPE (x) == SYMBOL);
875   return STRING (x);
876 }
877
878 SCM
879 char_to_integer (SCM x)
880 {
881   assert (TYPE (x) == CHAR);
882   return MAKE_NUMBER (VALUE (x));
883 }
884
885 SCM
886 integer_to_char (SCM x)
887 {
888   assert (TYPE (x) == NUMBER);
889   return MAKE_CHAR (VALUE (x));
890 }
891
892 void
893 make_tmps (scm* cells)
894 {
895   tmp = g_free.value++;
896   cells[tmp].type = CHAR;
897   tmp_num = g_free.value++;
898   cells[tmp_num].type = NUMBER;
899   tmp_num2 = g_free.value++;
900   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
901   tmp_num3 = g_free.value++;
902   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
903   tmp_num4 = g_free.value++;
904   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
905 }
906
907 //\f Jam Collector
908 SCM g_symbol_max;
909 bool g_debug = false;
910
911 SCM
912 gc_up_arena ()
913 {
914   ARENA_SIZE *= 2;
915   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
916   if (!p)
917     {
918       if (g_debug) fprintf (stderr, "cannot up arena: %s: arena=%d\n", strerror (errno), 2*ARENA_SIZE);
919       return cell_unspecified;
920     }
921   g_cells = (scm*)p;
922   g_cells++;
923   gc_init_news ();
924 }
925
926 SCM
927 gc ()
928 {
929   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
930   g_free.value = 1;
931   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
932   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
933     gc_copy (i);
934   make_tmps (g_news);
935   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
936   SCM new = gc_copy (stack);
937   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, stack);
938   stack = new;
939   return gc_loop (1);
940 }
941
942 SCM
943 gc_loop (SCM scan)
944 {
945   while (scan < g_free.value)
946     {
947       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
948           || NTYPE (scan) == KEYWORD
949           || NTYPE (scan) == MACRO
950           || NTYPE (scan) == PAIR
951           || NTYPE (scan) == REF
952           || scan == 1 // null
953           || NTYPE (scan) == SPECIAL
954           || NTYPE (scan) == STRING
955           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
956         {
957           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
958           gc_relocate_car (scan, car);
959         }
960       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
961            || NTYPE (scan) == MACRO
962            || NTYPE (scan) == PAIR
963            || NTYPE (scan) == VALUES)
964           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
965         {
966           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
967           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
968         }
969       scan++;
970     }
971   return gc_flip ();
972 }
973
974 SCM
975 gc_copy (SCM old)
976 {
977   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
978   SCM new = g_free.value++;
979   g_news[new] = g_cells[old];
980   if (NTYPE (new) == VECTOR)
981     {
982       g_news[new].vector = g_free.value;
983       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
984         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
985     }
986   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
987   g_cells[old].car = new;
988   return new;
989 }
990
991 SCM
992 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
993 {
994   g_news[new].car = car;
995   return cell_unspecified;
996 }
997
998 SCM
999 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
1000 {
1001   g_news[new].cdr = cdr;
1002   return cell_unspecified;
1003 }
1004
1005 SCM
1006 gc_flip ()
1007 {
1008   scm *cells = g_cells;
1009   g_cells = g_news;
1010   g_news = cells;
1011   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
1012   return stack;
1013 }
1014
1015 //\f Environment setup
1016 SCM
1017 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1018 {
1019   return cons (cons (key, value), alist);
1020 }
1021
1022 SCM
1023 gc_init_cells ()
1024 {
1025   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1026   g_cells[0].type = VECTOR;
1027   g_cells[0].length = 1000;
1028   g_cells[0].vector = 0;
1029   g_cells++;
1030   g_cells[0].type = CHAR;
1031   g_cells[0].value = 'c';
1032 }
1033
1034 SCM
1035 gc_init_news ()
1036 {
1037   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1038   g_news[0].type = VECTOR;
1039   g_news[0].length = 1000;
1040   g_news[0].vector = 0;
1041   g_news++;
1042   g_news[0].type = CHAR;
1043   g_news[0].value = 'n';
1044 }
1045
1046 SCM
1047 mes_symbols () ///((internal))
1048 {
1049   gc_init_cells ();
1050   gc_init_news ();
1051
1052 #include "mes.symbols.i"
1053
1054   g_symbol_max = g_free.value;
1055   make_tmps (g_cells);
1056
1057   g_symbols = 0;
1058   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1059     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1060
1061   SCM a = cell_nil;
1062
1063 #include "mes.symbol-names.i"
1064
1065 #if BOOT
1066   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1067 #endif
1068   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1069   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1070   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1071   a = acons (cell_closure, a, a);
1072
1073   return a;
1074 }
1075
1076 SCM
1077 mes_builtins (SCM a)
1078 {
1079 #include "mes.i"
1080
1081 #include "display.i"
1082 #include "lib.i"
1083 #include "math.i"
1084 #include "posix.i"
1085 #include "reader.i"
1086
1087 #include "display.environment.i"
1088 #include "lib.environment.i"
1089 #include "math.environment.i"
1090 #include "mes.environment.i"
1091 #include "posix.environment.i"
1092 #include "reader.environment.i"
1093
1094   return a;
1095 }
1096
1097 SCM
1098 mes_stack (SCM a) ///((internal))
1099 {
1100   r0 = a;
1101   r1 = MAKE_CHAR (0);
1102   r2 = MAKE_CHAR (0);
1103   r3 = MAKE_CHAR (0);
1104   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1105   return r0;
1106 }
1107
1108 SCM
1109 mes_environment () ///((internal))
1110 {
1111   SCM a = mes_symbols ();
1112   return mes_stack (a);
1113 }
1114
1115 SCM
1116 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1117 {
1118   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1119 }
1120
1121 SCM
1122 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1123 {
1124   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1125   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1126   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1127   return cell_f;
1128 }
1129
1130 SCM
1131 read_input_file_env_ (SCM e, SCM a)
1132 {
1133   if (e == cell_nil) return e;
1134   return cons (e, read_input_file_env_ (read_env (a), a));
1135 }
1136
1137 SCM
1138 read_input_file_env (SCM a)
1139 {
1140   r0 = a;
1141   if (assq_ref_cache (cell_symbol_read_input_file, r0) != cell_undefined)
1142     return apply_env (cell_symbol_read_input_file, cell_nil, r0);
1143   return read_input_file_env_ (read_env (r0), r0);
1144 }
1145
1146 SCM
1147 load_env (SCM a) ///((internal))
1148 {
1149   r0 =a;
1150   g_stdin = fopen ("module/mes/read-0.mes", "r");
1151   g_stdin = g_stdin ? g_stdin : fopen (PREFIX "module/mes/read-0.mes", "r");
1152   if (!g_function) r0 = mes_builtins (r0);
1153   r3 = read_input_file_env (r0);
1154   g_stdin = stdin;
1155   return r3;
1156 }
1157
1158 SCM
1159 bload_env (SCM a) ///((internal))
1160 {
1161   g_stdin = fopen ("module/mes/read-0.mo", "r");
1162   g_stdin = g_stdin ? g_stdin : fopen (PREFIX "module/mes/read-0.mo", "r");
1163   char *p = (char*)g_cells;
1164   assert (getchar () == 'M');
1165   assert (getchar () == 'E');
1166   assert (getchar () == 'S');
1167   stack = getchar () << 8;
1168   stack += getchar ();
1169   int c = getchar ();
1170   while (c != EOF)
1171     {
1172       *p++ = c;
1173       c = getchar ();
1174     }
1175   g_free.value = (p-(char*)g_cells) / sizeof (scm);
1176   gc_frame (stack);
1177   g_symbols = r1;
1178   g_stdin = stdin;
1179
1180   r0 = mes_builtins (r0);
1181   return r3;
1182 }
1183
1184 int
1185 dump ()
1186 {
1187   r1 = g_symbols;
1188   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
1189   stack = cons (frame, stack);
1190   stack = gc (stack);
1191   gc_frame (stack);
1192   char *p = (char*)g_cells;
1193   fputc ('M', stdout);
1194   fputc ('E', stdout);
1195   fputc ('S', stdout);
1196   fputc (stack >> 8, stdout);
1197   fputc (stack % 256, stdout);
1198   for (int i=0; i<g_free.value * sizeof(scm); i++)
1199     fputc (*p++, stdout);
1200   return 0;
1201 }
1202
1203 #include "display.c"
1204 #include "lib.c"
1205 #include "math.c"
1206 #include "posix.c"
1207 #include "reader.c"
1208
1209 int
1210 main (int argc, char *argv[])
1211 {
1212   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1213   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1214   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1215   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.3\n");
1216   g_stdin = stdin;
1217   r0 = mes_environment ();
1218   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1219     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1220   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1221   display_ (stderr, begin_env (program, r0));
1222   fputs ("", stderr);
1223   gc (stack);
1224   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1225   return 0;
1226 }