745e2d712ab0786d78f50c57fde79e47e57c231d
[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     int function;
88     SCM cdr;
89     SCM macro;
90     SCM vector;
91     int hits;
92   };
93 } scm;
94
95 function functions[200];
96 int g_function = 0;
97
98 #include "mes.symbols.h"
99 #include "define.h"
100 #include "lib.h"
101 #include "math.h"
102 #include "mes.h"
103 #include "posix.h"
104 #include "quasiquote.h"
105 #include "string.h"
106 #include "type.h"
107
108 SCM display_ (FILE* f, SCM x);
109 SCM display_helper (FILE*, SCM , bool, char const*, bool);
110
111 SCM symbols = 0;
112 SCM stack = 0;
113 SCM r0 = 0; // a/env
114 SCM r1 = 0; // param 1
115 SCM r2 = 0; // param 2
116 SCM r3 = 0; // param 3
117
118 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
119 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
120 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
121 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
122 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
123 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
124 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
125 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
126 #if BOOT
127 scm scm_label = {
128   SPECIAL, "label"};
129 #endif
130 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
131
132 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
133 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
134 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
135 scm scm_symbol_define = {SYMBOL, "define"};
136 scm scm_symbol_define_macro = {SYMBOL, "define-macro"};
137 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
138
139 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
140 scm scm_symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
141 scm scm_symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
142 scm scm_symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
143
144 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
145 scm scm_symbol_expand_macro = {SYMBOL, "expand-macro"};
146 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
147 scm scm_symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
148 scm scm_symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
149 scm scm_symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
150 scm scm_symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
151 scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
152
153 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
154 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
155 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
156
157 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
158 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
159 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
160 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
161 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
162 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
163 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
164 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
165
166 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
167 scm *g_cells;
168 scm *g_news = 0;
169
170 #define CAR(x) g_cells[x].car
171 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
172 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
173 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
174 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
175 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
176 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
177 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
178 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
179 #define STRING(x) g_cells[x].string
180 #define TYPE(x) g_cells[x].type
181 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
182 #define VALUE(x) g_cells[x].value
183 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
184
185 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
186
187 #define NCAR(x) g_news[x].car
188 #define NTYPE(x) g_news[x].type
189
190 enum type_t
191 type (SCM x)
192 {
193   return g_cells[x].type;
194 }
195
196 SCM
197 car (SCM x)
198 {
199   assert (g_cells[x].type == PAIR);
200   return g_cells[x].car;
201 }
202
203 SCM
204 cdr (SCM x)
205 {
206   assert (g_cells[x].type == PAIR);
207   return g_cells[x].cdr;
208 }
209
210 long
211 value (SCM x)
212 {
213   return g_cells[x].value;
214 }
215
216 SCM
217 alloc (int n)
218 {
219 #if GC
220   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
221   SCM x = g_free.value;
222   g_free.value += n;
223   return x;
224 #else
225   return (SCM )malloc(n*sizeof (scm));
226 #endif
227 }
228
229 SCM
230 gc_alloc (int n)
231 {
232   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
233   SCM x = g_free.value;
234   g_free.value += n;
235   return x;
236 }
237
238 SCM g_start;
239 scm *
240 gc_news ()
241 {
242   g_news = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
243   g_news[0].type = VECTOR;
244   g_news[0].length = 1000;
245   g_news[0].vector = 0;
246   g_news++;
247   g_news[0].type = CHAR;
248   g_news[0].value = 'n';
249   return g_news;
250 }
251
252 SCM
253 gc ()
254 {
255   fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
256   g_free.value = 1;
257   if (!g_news)
258     gc_news ();
259   for (int i=g_free.value; i<g_start; i++)
260     gc_copy (i);
261   symbols = gc_copy (symbols);
262   SCM new = gc_copy (stack);
263   fprintf (stderr, "new=%d, start=%d\n", new, stack);
264   stack = new;
265   return gc_loop (1);
266 }
267
268 SCM
269 gc_loop (SCM scan)
270 {
271   while (scan < g_free.value)
272     {
273       if (NTYPE (scan) == MACRO
274           || NTYPE (scan) == PAIR
275           || NTYPE (scan) == REF
276           || scan == 1
277           || ((NTYPE (scan) == SPECIAL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
278               || (NTYPE (scan) == STRING && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
279               || (NTYPE (scan) == SYMBOL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)))
280         {
281           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
282           gc_relocate_car (scan, car);
283         }
284       if ((NTYPE (scan) == MACRO
285            || NTYPE (scan) == PAIR
286            || NTYPE (scan) == VALUES)
287           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
288         {
289           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
290           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
291         }
292       scan++;
293     }
294   return gc_flip ();
295 }
296
297 SCM
298 gc_copy (SCM old)
299 {
300   if (type (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
301   SCM new = g_free.value++;
302   g_news[new] = g_cells[old];
303   if (NTYPE (new) == VECTOR)
304     {
305       g_news[new].vector = g_free.value;
306       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
307         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
308     }
309   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
310   g_cells[old].car = new;
311   return new;
312 }
313
314 SCM
315 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
316 {
317   g_news[new].car = car;
318   return cell_unspecified;
319 }
320
321 SCM
322 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
323 {
324   g_news[new].cdr = cdr;
325   return cell_unspecified;
326 }
327
328 SCM
329 gc_flip ()
330 {
331   scm *cells = g_cells;
332   g_cells = g_news;
333   g_news = cells;
334   fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
335   return stack;
336 }
337
338 SCM
339 gc_show ()
340 {
341   fprintf (stderr, "cells: ");
342   scm *t = g_cells;
343   display_ (stderr, -1);
344   fprintf (stderr, "\n");
345   if (g_news)
346     {
347       fprintf (stderr, "news: ");
348       g_cells = g_news;
349       display_ (stderr, -1);
350       fprintf (stderr, "\n");
351     }
352   g_cells = t;
353   return cell_unspecified;
354 }
355
356 SCM
357 gc_make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
358 {
359   SCM x = gc_alloc (1);
360   assert (g_cells[type].type == NUMBER);
361   g_cells[x].type = value (type);
362   if (value (type) == CHAR || value (type) == NUMBER) {
363     if (car) g_cells[x].car = g_cells[car].car;
364     if (cdr) g_cells[x].cdr = g_cells[cdr].cdr;
365   } else {
366     g_cells[x].car = car;
367     g_cells[x].cdr = cdr;
368   }
369   return x;
370 }
371
372 SCM tmp;
373 SCM tmp_num;
374 SCM tmp_num2;
375 SCM tmp_num3;
376 SCM tmp_num4;
377
378 SCM
379 gc_make_vector (SCM n)
380 {
381   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
382   SCM v = gc_alloc (value (n));
383   SCM x = gc_make_cell (tmp_num, (SCM)(long)value (n), v);
384   for (int i=0; i<value (n); i++) g_cells[x+i].vector = vector_entry (cell_unspecified);
385   return x;
386 }
387
388 SCM
389 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
390 {
391   SCM x = alloc (1);
392   assert (g_cells[type].type == NUMBER);
393   g_cells[x].type = VALUE (type);
394   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
395     if (car) g_cells[x].car = g_cells[car].car;
396     if (cdr) g_cells[x].cdr = g_cells[cdr].cdr;
397   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
398     if (car) g_cells[x].car = car;
399     if (cdr) g_cells[x].cdr = g_cells[cdr].cdr;
400   } else {
401     g_cells[x].car = car;
402     g_cells[x].cdr = cdr;
403   }
404   return x;
405 }
406
407 SCM
408 cons (SCM x, SCM y)
409 {
410   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
411   return make_cell (tmp_num, x, y);
412 }
413
414 SCM
415 eq_p (SCM x, SCM y)
416 {
417   return (x == y
418           || (g_cells[x].type == CHAR && g_cells[y].type == CHAR
419               && VALUE (x) == VALUE (y))
420           || (g_cells[x].type == NUMBER && g_cells[y].type == NUMBER
421               && VALUE (x) == VALUE (y)))
422     ? cell_t : cell_f;
423 }
424
425 SCM
426 set_car_x (SCM x, SCM e)
427 {
428   assert (g_cells[x].type == PAIR);
429   g_cells[x].car = e;
430   return cell_unspecified;
431 }
432
433 SCM
434 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
435 {
436   assert (g_cells[x].type == PAIR);
437   cache_invalidate (cdr (x));
438   g_cells[x].cdr = e;
439   return cell_unspecified;
440 }
441
442 SCM
443 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
444 {
445   cache_invalidate (x);
446   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
447   return set_cdr_x (p, e);
448 }
449
450 SCM
451 quote (SCM x)
452 {
453   return cons (cell_symbol_quote, x);
454 }
455
456 SCM
457 quasiquote (SCM x)
458 {
459   return cons (cell_symbol_quasiquote, x);
460 }
461
462 SCM
463 quasisyntax (SCM x)
464 {
465   return cons (cell_symbol_quasisyntax, x);
466 }
467
468 SCM
469 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
470 {
471   if (x == cell_nil)
472     return a;
473   if (pair_p (x) == cell_f)
474     return cons (cons (x, y), a);
475   return cons (cons (car (x), car (y)),
476                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
477 }
478
479 SCM
480 assq (SCM x, SCM a)
481 {
482   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
483     {
484       if (g_cells[a].type == BROKEN_HEART || g_cells[CAR (a)].type == BROKEN_HEART)
485         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
486       a = g_cells[a].cdr;
487     }
488   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
489 }
490
491 #define ENV_CACHE 1
492 #define CACHE_SIZE 30
493 #define ENV_HEAD 15
494
495 #if !ENV_CACHE
496 SCM
497 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
498 {
499   x = assq (x, a);
500   if (x == cell_f) return cell_undefined;
501   return cdr (x);
502 }
503 SCM cache_invalidate (SCM x){}
504 SCM cache_invalidate_range (SCM p,SCM a){}
505 SCM cache_save (SCM p){}
506 SCM cache_lookup (SCM x){}
507
508 #else // ENV_CACHE
509
510 SCM env_cache_cars[CACHE_SIZE];
511 SCM env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
512 int cache_threshold = 0;
513 SCM
514 cache_save (SCM p)
515 {
516   int n = g_cells[car (p)].hits;
517   if (n < cache_threshold) return cell_unspecified;
518   int j = -1;
519   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
520     if (!env_cache_cars[i]) {
521       j = i;
522       break;
523     }
524     if (env_cache_cars[i] == car (p)) return cell_unspecified;
525     if (n > g_cells[env_cache_cars[i]].hits) {
526       n = g_cells[env_cache_cars[i]].hits;
527       j = i;
528     }
529   }
530   if (j >= 0) {
531     cache_threshold = g_cells[car (p)].hits;
532     env_cache_cars[j] = car (p);
533     env_cache_cdrs[j] = cdr (p);
534   }
535   return cell_unspecified;
536 }
537
538 SCM
539 cache_lookup (SCM x)
540 {
541   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
542     if (!env_cache_cars[i]) break;
543     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
544   }
545   return cell_undefined;
546 }
547
548 SCM
549 cache_invalidate (SCM x)
550 {
551   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
552     if (env_cache_cars[i] == x) {
553       env_cache_cars[i] = 0;
554       break;
555     }
556   }
557   return cell_unspecified;
558 }
559
560 SCM
561 cache_invalidate_range (SCM p, SCM a)
562 {
563   do {
564     cache_invalidate (caar (p));
565     p = cdr (p);
566   } while (p != a);
567   return cell_unspecified;
568 }
569
570 SCM
571 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
572 {
573   g_cells[x].hits++;
574   SCM c = cache_lookup (x);
575   if (c != cell_undefined) return c;
576   int i = 0;
577   while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) {i++;a = cdr (a);}
578   if (a == cell_nil) return cell_undefined;
579   if (i>ENV_HEAD) cache_save (car (a));
580   return cdar (a);
581 }
582 #endif // ENV_CACHE
583
584 SCM
585 assert_defined (SCM x, SCM e)
586 {
587   if (e == cell_undefined)
588     {
589       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
590       display_ (stderr, x);
591       fprintf (stderr, "\n");
592       assert (!"unbound variable");
593     }
594   return e;
595 }
596
597 SCM
598 gc_frame (SCM stack)
599 {
600   SCM frame = car (stack);
601   r1 = car (frame);
602   r2 = cadr (frame);
603   r3 = caddr (frame);
604   r0 = cadddr (frame);
605   return frame;
606 }
607
608 SCM
609 gc_stack (SCM a)
610 {
611   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
612   stack = cons (frame, stack);
613   stack = gc (stack);
614   gc_frame (stack);
615   stack = cdr (stack);
616   return stack;
617 }
618
619 SCM
620 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
621 {
622   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
623   stack = cons (frame, stack);
624   r1 = p1;
625   r2 = p2;
626   r0 = a;
627   if (f == vm_if_env && g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
628     {
629       cache_invalidate_range (r0, cell_nil);
630       gc_stack (stack);
631       frame = car (stack);
632     }
633
634   SCM r = f ();
635   frame = gc_frame (stack);
636   stack = cdr (stack);
637   return r;
638 }
639
640 SCM
641 evlis_env (SCM m, SCM a)
642 {
643   return vm_call (vm_evlis_env, m, cell_undefined, a);
644 }
645
646 SCM
647 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
648 {
649   return vm_call (vm_apply_env, fn, x, a);
650 }
651
652 SCM
653 eval_env (SCM e, SCM a)
654 {
655   return vm_call (vm_eval_env, e, cell_undefined, a);
656 }
657
658 SCM
659 expand_macro_env (SCM e, SCM a)
660 {
661   return vm_call (vm_expand_macro_env, e, cell_undefined, a);
662 }
663
664 SCM
665 begin_env (SCM e, SCM a)
666 {
667   return vm_call (vm_begin_env, e, cell_undefined, a);
668 }
669
670 SCM
671 if_env (SCM e, SCM a)
672 {
673   return vm_call (vm_if_env, e, cell_undefined, a);
674 }
675
676 SCM
677 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
678 {
679   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
680   r1 = e;
681   r0 = cl;
682   r2 = a;
683   r3 = aa;
684   cache_invalidate_range (r0, g_cells[r3].cdr);
685   SCM r = vm_call_lambda ();
686   cache_invalidate_range (r0, g_cells[r3].cdr);
687   return r;
688 }
689
690 SCM
691 vm_evlis_env ()
692 {
693   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
694   if (type (r1) != PAIR) return eval_env (r1, r0);
695   r2 = eval_env (car (r1), r0);
696   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
697   return cons (r2, r1);
698 }
699
700 SCM
701 vm_call_lambda ()
702 {
703   return vm_call (vm_begin_env, r1, cell_undefined, r0);
704 }
705
706 SCM
707 vm_apply_env ()
708 {
709   if (type (r1) != PAIR)
710     {
711       if (type (r1) == FUNCTION) return call (r1, r2);
712       if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
713         return call_with_values_env (car (r2), cadr (r2), r0);
714       if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
715     }
716   else if (car (r1) == cell_symbol_lambda) {
717     SCM args = cadr (r1);
718     SCM body = cddr (r1);
719     SCM p = pairlis (args, r2, r0);
720     return call_lambda (body, p, p, r0);
721     // r2 = p;
722     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
723     // SCM r = begin_env (cddr (r1), cons (cons (cell_closure, p), p));
724     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
725     // return r;
726   }
727   else if (car (r1) == cell_closure) {
728     SCM args = caddr (r1);
729     SCM body = cdddr (r1);
730     SCM aa = cdadr (r1);
731     aa = cdr (aa);
732     SCM p = pairlis (args, r2, aa);
733     return call_lambda (body, p, aa, r0);
734     // r2 = p;
735     // r3 = aa;
736     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
737     // SCM r = begin_env (body, cons (cons (cell_closure, p), p));
738     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
739     // return r;
740   }
741 #if BOOT
742   else if (car (r1) == cell_symbol_label)
743     return apply_env (caddr (r1), r2, cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0));
744 #endif
745   SCM e = eval_env (r1, r0);
746   char const* type = 0;
747   if (e == cell_f || e == cell_t) type = "bool";
748   if (g_cells[e].type == CHAR) type = "char";
749   if (g_cells[e].type == NUMBER) type = "number";
750   if (g_cells[e].type == STRING) type = "string";
751   if (e == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
752   if (e == cell_undefined) type =  "*undefined*";
753   if (type)
754     {
755       fprintf (stderr, "cannot apply: %s: ", type);
756       display_ (stderr, e);
757       fprintf (stderr, " [");
758       display_ (stderr, r1);
759       fprintf (stderr, "]\n");
760       assert (!"cannot apply");
761     }
762   return apply_env (e, r2, r0);
763 }
764
765 SCM cstring_to_list (char const* s);
766
767 SCM
768 vm_eval_env ()
769 {
770   switch (type (r1))
771     {
772     case PAIR:
773       {
774         if (car (r1) == cell_symbol_quote)
775           return cadr (r1);
776 #if QUASISYNTAX
777         if (car (r1) == cell_symbol_syntax)
778           return r1;
779 #endif
780         if (car (r1) == cell_symbol_begin)
781           return begin_env (r1, r0);
782         if (car (r1) == cell_symbol_lambda)
783           return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
784         if (car (r1) == cell_closure)
785           return r1;
786         if (car (r1) == cell_symbol_if)
787           return if_env (cdr (r1), r0);
788 #if !BOOT
789         if (car (r1) == cell_symbol_define)
790           return define_env (r1, r0);
791         if (car (r1) == cell_symbol_define_macro)
792           return define_env (r1, r0);
793         if (car (r1) == cell_symbol_primitive_load)
794           return load_env (r0);
795 #else
796         if (car (r1) == cell_symbol_define) {
797         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
798         display_ (stderr,
799                   g_cells[cadr (r1)].type == SYMBOL
800                   ? g_cells[cadr (r1)].string
801                   : g_cells[caadr (r1)].string);
802         fprintf (stderr, "\n");
803       }
804       assert (car (r1) != cell_symbol_define);
805       assert (car (r1) != cell_symbol_define_macro);
806 #endif
807 #if 1 //!BOOT
808       if (car (r1) == cell_symbol_set_x)
809         return set_env_x (cadr (r1), eval_env (caddr (r1), r0), r0);
810 #else
811       assert (car (r1) != cell_symbol_set_x);
812 #endif
813 #if QUASIQUOTE
814       if (car (r1) == cell_symbol_unquote)
815         return eval_env (cadr (r1), r0);
816       if (car (r1) == cell_symbol_quasiquote)
817         return eval_quasiquote (cadr (r1), add_unquoters (r0));
818 #endif //QUASIQUOTE
819 #if QUASISYNTAX
820       if (car (r1) == cell_symbol_unsyntax)
821         return eval_env (cadr (r1), r0);
822       if (car (r1) == cell_symbol_quasisyntax)
823         return eval_quasisyntax (cadr (r1), add_unsyntaxers (r0));
824 #endif //QUASISYNTAX
825       SCM x = expand_macro_env (r1, r0);
826       if (x != r1)
827           return eval_env (x, r0);
828       SCM m = evlis_env (g_cells[r1].cdr, r0);
829       return apply_env (car (r1), m, r0);
830       }
831     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
832     default: return r1;
833     }
834 }
835
836 SCM
837 vm_expand_macro_env ()
838 {
839   if (TYPE (CAR (r1)) == STRING && string_to_symbol (CAR (r1)) == cell_symbol_noexpand)
840     return cadr (r1);
841
842   SCM macro;
843   SCM expanders;
844   if (TYPE (r1) == PAIR
845       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
846     return apply_env (macro, CDR (r1), r0);
847   else if (TYPE (r1) == PAIR
848            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
849            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
850            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
851     {
852       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_expand_macro, r0);
853       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
854         r1 = apply_env (sc_expand, cons (r1, cell_nil), r0);
855     }
856   return r1;
857 }
858
859 SCM
860 vm_begin_env ()
861 {
862   SCM r = cell_unspecified;
863   while (r1 != cell_nil) {
864     if (g_cells[r1].type == PAIR && g_cells[CAR (r1)].type == PAIR && caar (r1) == cell_symbol_begin)
865       r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
866     r = eval_env (car (r1), r0);
867     r1 = g_cells[r1].cdr;
868   }
869   return r;
870 }
871
872 SCM
873 vm_if_env ()
874 {
875   SCM x = eval_env (car (r1), r0);
876   if (x != cell_f)
877     return eval_env (cadr (r1), r0);
878   if (cddr (r1) != cell_nil)
879     return eval_env (caddr (r1), r0);
880   return cell_unspecified;
881 }
882
883 //Helpers
884 SCM
885 display (SCM x) ///((arity . n))
886 {
887   SCM e = car (x);
888   SCM p = cdr (x);
889   int fd = 1;
890   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].hits;
891   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
892   return display_helper (f, e, false, "", false);
893 }
894
895 SCM
896 display_ (FILE* f, SCM x)
897 {
898   return display_helper (f, x, false, "", false);
899 }
900
901 SCM
902 call (SCM fn, SCM x)
903 {
904   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
905       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
906     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
907   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
908       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
909     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
910   switch (FUNCTION (fn).arity)
911     {
912     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
913     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
914     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
915     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
916     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
917     }
918   return cell_unspecified;
919 }
920
921 SCM
922 append2 (SCM x, SCM y)
923 {
924   if (x == cell_nil) return y;
925   assert (g_cells[x].type == PAIR);
926   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
927 }
928
929 SCM
930 append (SCM x) ///((arity . n))
931  {
932   if (x == cell_nil) return cell_nil;
933   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
934  }
935
936 SCM
937 make_char (int x)
938 {
939   g_cells[tmp_num].value = CHAR;
940   g_cells[tmp_num2].value = x;
941   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
942 }
943
944 SCM
945 make_function (SCM name, SCM id, SCM arity)
946 {
947   g_cells[tmp_num3].value = FUNCTION;
948   // function fun_read_byte = {.function0=&read_byte, .arity=0};
949   // scm scm_read_byte = {FUNCTION, .name="read-int", .function=&fun_read_byte};
950   // SCM cell_read_byte = 93;
951   function *f = (function*)malloc (sizeof (function));
952   f->arity = VALUE (arity);
953   g_cells[tmp_num4].value = (long)f;
954   return make_cell (tmp_num3, name, tmp_num4);
955 }
956
957 SCM
958 make_macro (SCM name, SCM x)
959 {
960   g_cells[tmp_num].value = MACRO;
961   return make_cell (tmp_num, STRING (name), x);
962 }
963
964 SCM
965 make_number (int x)
966 {
967   g_cells[tmp_num].value = NUMBER;
968   g_cells[tmp_num2].value = x;
969   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
970 }
971
972 SCM
973 make_ref (SCM x)
974 {
975   g_cells[tmp_num].value = REF;
976   return make_cell (tmp_num, x, x);
977 }
978
979 SCM
980 make_string (SCM x)
981 {
982   g_cells[tmp_num].value = STRING;
983   return make_cell (tmp_num, x, 0);
984 }
985
986 SCM
987 cstring_to_list (char const* s)
988 {
989   SCM p = cell_nil;
990   int i = strlen (s);
991   while (i--)
992     p = cons (make_char (s[i]), p);
993   return p;
994 }
995
996 SCM
997 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b)
998 {
999   while (a != cell_nil && b != cell_nil && g_cells[car (a)].value == g_cells[car (b)].value) {
1000     assert (g_cells[car (a)].type == CHAR);
1001     assert (g_cells[car (b)].type == CHAR);
1002     a = cdr (a);
1003     b = cdr (b);
1004   }
1005   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
1006 }
1007
1008 SCM
1009 internal_lookup_symbol (SCM s)
1010 {
1011   SCM x = symbols;
1012   while (x) {
1013     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
1014     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
1015     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
1016     // #\etx.
1017     SCM p = g_cells[car (x)].string;
1018     char const* n = g_cells[car (x)].name;
1019     if (p < 0 || p >= g_free.value || g_cells[p].type != PAIR)
1020       g_cells[car (x)].string = cstring_to_list (g_cells[car (x)].name);
1021     if (list_of_char_equal_p (g_cells[car (x)].string, s) == cell_t) break;
1022     x = cdr (x);
1023   }
1024   if (x) x = car (x);
1025   return x;
1026 }
1027
1028 SCM
1029 internal_make_symbol (SCM s)
1030 {
1031   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
1032   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
1033   symbols = cons (x, symbols);
1034   return x;
1035 }
1036
1037 SCM
1038 make_symbol (SCM s)
1039 {
1040   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
1041   return x ? x : internal_make_symbol (s);
1042 }
1043
1044 SCM
1045 make_vector (SCM n)
1046 {
1047   int k = VALUE (n);
1048   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
1049   SCM v = alloc (k);
1050   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
1051   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
1052   return x;
1053 }
1054
1055 SCM
1056 values (SCM x) ///((arity . n))
1057 {
1058   SCM v = cons (0, x);
1059   g_cells[v].type = VALUES;
1060   return v;
1061 }
1062
1063 SCM
1064 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
1065 {
1066   SCM v = apply_env (producer, cell_nil, a);
1067   if (g_cells[v].type == VALUES)
1068     v = g_cells[v].cdr;
1069   return apply_env (consumer, v, a);
1070 }
1071
1072 SCM
1073 vector_length (SCM x)
1074 {
1075   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1076   return make_number (LENGTH (x));
1077 }
1078
1079 SCM
1080 vector_ref (SCM x, SCM i)
1081 {
1082   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1083   assert (value (i) < LENGTH (x));
1084   SCM e = VECTOR (x) + value (i);
1085   if (g_cells[e].type == REF) e = g_cells[e].ref;
1086   if (g_cells[e].type == CHAR) e = make_char (value (e));
1087   if (g_cells[e].type == NUMBER) e = make_number (value (e));
1088   return e;
1089 }
1090
1091 SCM
1092 vector_entry (SCM x) {
1093   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);
1094   return x;
1095 }
1096
1097 SCM
1098 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
1099 {
1100   assert (g_cells[x].type == VECTOR);
1101   assert (value (i) < LENGTH (x));
1102   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
1103   return cell_unspecified;
1104 }
1105
1106 SCM
1107 lookup (SCM s, SCM a)
1108 {
1109   if (isdigit (value (car (s))) || (value (car (s)) == '-' && cdr (s) != cell_nil)) {
1110     SCM p = s;
1111     int sign = 1;
1112     if (value (car (s)) == '-') {
1113       sign = -1;
1114       p = cdr (s);
1115     }
1116     int n = 0;
1117     while (p != cell_nil && isdigit (value  (car (p)))) {
1118       n *= 10;
1119       n += value (car (p)) - '0';
1120       p = cdr (p);
1121     }
1122     if (p == cell_nil) return make_number (n * sign);
1123   }
1124
1125   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
1126   if (x) return x;
1127
1128   if (cdr (s) == cell_nil) {
1129     if (value  (car (s)) == '\'') return cell_symbol_quote;
1130     if (value  (car (s)) == '`') return cell_symbol_quasiquote;
1131     if (value  (car (s)) == ',') return cell_symbol_unquote;
1132   }
1133   else if (cddr (s) == cell_nil) {
1134     if (value  (car (s)) == ',' && value  (cadr (s)) == '@') return cell_symbol_unquote_splicing;
1135     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == '\'') return cell_symbol_syntax;
1136     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == '`') return cell_symbol_quasisyntax;
1137     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == ',') return cell_symbol_unsyntax;
1138   }
1139   else if (cdddr (s) == cell_nil) {
1140     if (value  (car (s)) == '#' && value  (cadr (s)) == ',' && value (caddr (s)) == '@') return cell_symbol_unsyntax_splicing;
1141         if (value  (car (s)) == 'E' && value  (cadr (s)) == 'O' && value (caddr (s)) == 'F') {
1142       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
1143       return cell_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
1144     }
1145   }
1146
1147   return internal_make_symbol (s);
1148 }
1149
1150 SCM
1151 lookup_char (int c, SCM a)
1152 {
1153   return lookup (cons (make_char (c), cell_nil), a);
1154 }
1155
1156 SCM
1157 list_to_vector (SCM x)
1158 {
1159   g_cells[tmp_num].value = VALUE (length (x));
1160   SCM v = make_vector (tmp_num);
1161   SCM p = VECTOR (v);
1162   while (x != cell_nil)
1163     {
1164       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
1165       x = cdr (x);
1166     }
1167   return v;
1168 }
1169
1170 SCM
1171 newline (SCM p) ///((arity . n))
1172 {
1173   int fd = 1;
1174   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1175   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1176   fputs ("\n", f);
1177   return cell_unspecified;
1178 }
1179
1180 SCM
1181 force_output (SCM p) ///((arity . n))
1182 {
1183   int fd = 1;
1184   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1185   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1186   fflush (f);
1187 }
1188
1189 SCM
1190 display_helper (FILE* f, SCM x, bool cont, char const *sep, bool quote)
1191 {
1192   SCM r;
1193   fprintf (f, "%s", sep);
1194   switch (g_cells[x].type)
1195     {
1196     case CHAR:
1197       {
1198         char const *name = 0;
1199         if (value (x) == char_nul.value) name = char_nul.name;
1200         else if (value (x) == char_backspace.value) name = char_backspace.name;
1201         else if (value (x) == char_tab.value) name = char_tab.name;
1202         else if (value (x) == char_newline.value) name = char_newline.name;
1203         else if (value (x) == char_vt.value) name = char_vt.name;
1204         else if (value (x) == char_page.value) name = char_page.name;
1205         else if (value (x) == char_return.value) name = char_return.name;
1206         else if (value (x) == char_space.value) name = char_space.name;
1207         if (name) fprintf (f, "#\\%s", name);
1208         else fprintf (f, "#\\%c", value (x));
1209         break;
1210       }
1211     case MACRO:
1212       fprintf (f, "(*macro* ");
1213       display_helper (f, g_cells[x].macro, cont, sep, quote);
1214       fprintf (f, ")");
1215       break;
1216     case NUMBER: fprintf (f, "%d", value (x)); break;
1217     case PAIR:
1218       {
1219         if (car (x) == cell_circular) {
1220           fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
1221           return cell_unspecified;
1222         }
1223         if (car (x) == cell_closure) {
1224           fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
1225           return cell_unspecified;
1226         }
1227         if (car (x) == cell_symbol_quote) {
1228           fprintf (f, "'");
1229           return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
1230         }
1231         if (!cont) fprintf (f, "(");
1232         display_ (f, car (x));
1233         if (cdr (x) && g_cells[cdr (x)].type == PAIR)
1234           display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
1235         else if (cdr (x) != cell_nil) {
1236           fprintf (f, " . ");
1237           display_ (f, cdr (x));
1238         }
1239         if (!cont) fprintf (f, ")");
1240         break;
1241       }
1242     case VECTOR:
1243       {
1244         fprintf (f, "#(");
1245         for (int i = 0; i < LENGTH (x); i++) {
1246           if (g_cells[VECTOR (x)+i].type == VECTOR
1247               || (g_cells[VECTOR (x)+i].type == REF
1248                   && g_cells[g_cells[VECTOR (x)+i].ref].type == VECTOR))
1249             fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
1250           else
1251             display_helper (f,VECTOR (x)+i, false, i ? " " : "", false);
1252         }
1253         fprintf (f, ")");
1254         break;
1255       }
1256     case REF: display_helper (f, g_cells[x].ref, cont, "", true); break;
1257     case FUNCTION:
1258       {
1259         fprintf (f, "#<procedure ");
1260         SCM p = g_cells[x].string;
1261         char const* n = g_cells[x].name;
1262         if (p < 0 || p >= g_free.value || g_cells[p].type != PAIR)
1263           fprintf (f, "%s", g_cells[x].name);
1264         else
1265           display_ (f, g_cells[x].string);
1266         fprintf (f, ">");
1267         break;
1268       }
1269     case BROKEN_HEART: fprintf (f, "<3"); break;
1270     default:
1271       if (STRING (x))
1272         {
1273           SCM p = STRING (x);
1274           assert (p);
1275           while (p != cell_nil) {
1276             assert (g_cells[car (p)].type == CHAR);
1277             fputc (g_cells[car (p)].value, f);
1278             p = cdr (p);
1279           }
1280         }
1281       else if (g_cells[x].type != PAIR && g_cells[x].name) fprintf (f, "%s", g_cells[x].name);
1282     }
1283   return cell_unspecified;
1284 }
1285
1286 // READ
1287
1288 FILE *g_stdin;
1289 int
1290 getchar ()
1291 {
1292   return getc (g_stdin);
1293 }
1294
1295 int
1296 ungetchar (int c)
1297 {
1298   return ungetc (c, g_stdin);
1299 }
1300
1301 int
1302 peekchar ()
1303 {
1304   int c = getchar ();
1305   ungetchar (c);
1306   return c;
1307 }
1308
1309 SCM
1310 peek_char ()
1311 {
1312   return make_char (peekchar ());
1313 }
1314
1315 SCM
1316 read_char ()
1317 {
1318   return make_char (getchar ());
1319 }
1320
1321 SCM
1322 write_char (SCM x) ///((arity . n))
1323 {
1324   SCM c = car (x);
1325   SCM p = cdr (x);
1326   int fd = 1;
1327   if (g_cells[p].type == PAIR && g_cells[car (p)].type == NUMBER) fd = g_cells[car (p)].value;
1328   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1329   assert (g_cells[c].type == NUMBER || g_cells[c].type == CHAR);
1330   fputc (value (c), f);
1331   return c;
1332 }
1333
1334 SCM
1335 unget_char (SCM c)
1336 {
1337   assert (g_cells[c].type == NUMBER || g_cells[c].type == CHAR);
1338   ungetchar (value (c));
1339   return c;
1340 }
1341
1342 int
1343 readcomment (int c)
1344 {
1345   if (c == '\n') return c;
1346   return readcomment (getchar ());
1347 }
1348
1349 int
1350 readblock (int c)
1351 {
1352   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
1353   return readblock (getchar ());
1354 }
1355
1356 SCM
1357 readword (int c, SCM w, SCM a)
1358 {
1359   if (c == EOF && w == cell_nil) return cell_nil;
1360   if (c == '\n' && w == cell_nil) return readword (getchar (), w, a);
1361   if (c == '\n' && value (car (w)) == '.' && cdr (w) == cell_nil) return cell_dot;
1362   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
1363   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
1364   if (c == '"' && w == cell_nil) return readstring ();
1365   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1366   if (c == '(' && w == cell_nil) return readlist (a);
1367   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1368   if (c == ')' && w == cell_nil) {ungetchar (c); return cell_nil;}
1369   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1370   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unquote_splicing].string, a),
1371                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
1372                                                                          cell_nil));}
1373   if ((c == '\''
1374        || c == '`'
1375        || c == ',')
1376       && w == cell_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
1377                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1378                                            cell_nil));}
1379   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == cell_nil) {
1380     getchar ();
1381     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unsyntax_splicing].string, a),
1382                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1383                                                            cell_nil));}
1384     return cons (lookup (g_cells[cell_symbol_unsyntax].string, a), cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));
1385   }
1386   if (c == '#' && (peekchar () == '\'' || peekchar () == '`') && w == cell_nil) {
1387     c = getchar ();
1388     return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (c), cell_nil)), a),
1389                  cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));}
1390   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
1391   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
1392   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
1393   if (c == '#' && w == cell_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
1394   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1395   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
1396   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), cell_nil)), a);
1397 }
1398
1399 SCM
1400 read_hex ()
1401 {
1402   int n = 0;
1403   int c = peekchar ();
1404   while ((c >= '0' && c <= '9')
1405          || (c >= 'A' && c <= 'F')
1406          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
1407     n <<= 4;
1408     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
1409     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
1410     else n+= c - '0';
1411     getchar ();
1412     c = peekchar ();
1413   }
1414   return make_number (n);
1415 }
1416
1417 SCM
1418 read_character ()
1419 {
1420   int c = getchar ();
1421   if (c >= '0' && c <= '7'
1422       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1423     c = c - '0';
1424     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1425       c <<= 3;
1426       c += getchar () - '0';
1427     }
1428   }
1429   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
1430       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1431     char buf[10];
1432     char *p = buf;
1433     *p++ = c;
1434     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1435       *p++ = getchar ();
1436     }
1437     *p = 0;
1438     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
1439     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
1440     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
1441     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
1442     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
1443     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
1444     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
1445     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
1446     else {
1447       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
1448       assert (!"char not supported");
1449     }
1450   }
1451   return make_char (c);
1452 }
1453
1454 SCM
1455 append_char (SCM x, int i)
1456 {
1457   return append2 (x, cons (make_char (i), cell_nil));
1458 }
1459
1460 SCM
1461 readstring ()
1462 {
1463   SCM p = cell_nil;
1464   int c = getchar ();
1465   while (true) {
1466     if (c == '"') break;
1467     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1468     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1469     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1470     else p = append_char (p, c);
1471     c = getchar ();
1472   }
1473   return make_string (p);
1474 }
1475
1476 int
1477 eat_whitespace (int c)
1478 {
1479   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1480   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1481   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1482   return c;
1483 }
1484
1485 SCM
1486 readlist (SCM a)
1487 {
1488   int c = getchar ();
1489   c = eat_whitespace (c);
1490   if (c == ')') return cell_nil;
1491   SCM w = readword (c, cell_nil, a);
1492   if (w == cell_dot)
1493     return car (readlist (a));
1494   return cons (w, readlist (a));
1495 }
1496
1497 SCM
1498 read_env (SCM a)
1499 {
1500   return readword (getchar (), cell_nil, a);
1501 }
1502
1503 SCM
1504 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1505 {
1506   return cons (cons (key, value), alist);
1507 }
1508
1509 SCM
1510 add_environment (SCM a, char const *name, SCM x)
1511 {
1512   return acons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x, a);
1513 }
1514
1515 SCM
1516 mes_environment () ///((internal))
1517 {
1518   // setup GC
1519   g_cells = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1520   g_cells[0].type = VECTOR;
1521   g_cells[0].length = ARENA_SIZE - 1;
1522   g_cells[0].length = 10;
1523   g_cells[0].vector = 0;
1524   g_cells++;
1525   // a = add_environment (a, "%free", &g_free); hihi, gets <3 moved
1526   // a = add_environment (a, "%the-cells", g_cells);
1527   // a = add_environment (a, "%new-cells", g_news);
1528
1529 //#include "mes.symbols.i"
1530
1531   g_cells[0].type = CHAR;
1532   g_cells[0].value = 'c';
1533   g_free.value = 1; // 0 is tricky
1534
1535 #if !MES_MINI
1536 #include "mes.symbols.i"
1537 #else // MES_MINI
1538   cell_nil = g_free.value++;
1539   g_cells[cell_nil] = scm_nil;
1540   cell_f = g_free.value++;
1541   g_cells[cell_f] = scm_f;
1542   cell_t = g_free.value++;
1543   g_cells[cell_t] = scm_t;
1544   cell_undefined = g_free.value++;
1545   g_cells[cell_undefined] = scm_undefined;
1546   cell_unspecified = g_free.value++;
1547   g_cells[cell_unspecified] = scm_unspecified;
1548   cell_closure = g_free.value++;
1549   g_cells[cell_closure] = scm_closure;
1550   cell_begin = g_free.value++;
1551   g_cells[cell_begin] = scm_begin;
1552
1553   cell_symbol_begin = g_free.value++;
1554   g_cells[cell_symbol_begin] = scm_symbol_begin;
1555
1556   cell_symbol_sc_expander_alist = g_free.value++;
1557   g_cells[cell_symbol_sc_expander_alist] = scm_symbol_sc_expander_alist;
1558   cell_symbol_sc_expand = g_free.value++;
1559   g_cells[cell_symbol_sc_expand] = scm_symbol_sc_expand;
1560
1561   // cell_dot = g_free.value++;
1562   // g_cells[cell_dot] = scm_dot;
1563   // cell_circular = g_free.value++;
1564   // g_cells[cell_circular] = scm_circular;
1565   // cell_symbol_lambda = g_free.value++;
1566   // g_cells[cell_symbol_lambda] = scm_symbol_lambda;
1567   // cell_symbol_if = g_free.value++;
1568   // g_cells[cell_symbol_if] = scm_symbol_if;
1569   // cell_symbol_define = g_free.value++;
1570   // g_cells[cell_symbol_define] = scm_symbol_define;
1571   // cell_symbol_define_macro = g_free.value++;
1572   // g_cells[cell_symbol_define_macro] = scm_symbol_define_macro;
1573   
1574 #endif // MES_MINI
1575   
1576   SCM symbol_max = g_free.value;
1577
1578 #if MES_FULL
1579 #include "define.i"
1580 #include "lib.i"
1581 #include "math.i"
1582 #include "mes.i"
1583 #include "posix.i"
1584 #include "quasiquote.i"
1585 #include "string.i"
1586 #include "type.i"
1587 #else
1588
1589   cell_cons = g_free.value++;
1590   cell_display = g_free.value++;
1591   cell_eq_p = g_free.value++;
1592   cell_newline = g_free.value++;
1593
1594   g_cells[cell_cons] = scm_cons;
1595   g_cells[cell_display] = scm_display;
1596   g_cells[cell_eq_p] = scm_eq_p;
1597   g_cells[cell_newline] = scm_newline;
1598
1599   cell_make_vector = g_free.value++;
1600   g_cells[cell_make_vector] = scm_make_vector;
1601
1602 #endif
1603   
1604   tmp = g_free.value++;
1605   tmp_num = g_free.value++;
1606   g_cells[tmp_num].type = NUMBER;
1607   tmp_num2 = g_free.value++;
1608   g_cells[tmp_num2].type = NUMBER;
1609
1610   g_start = g_free.value;
1611
1612   symbols = 0;
1613   for (int i=1; i<symbol_max; i++)
1614     symbols = cons (i, symbols);
1615   
1616   SCM a = cell_nil;
1617
1618 #if MES_FULL
1619 #include "define.environment.i"
1620 #include "lib.environment.i"
1621 #include "math.environment.i"
1622 #include "mes.environment.i"
1623 #include "posix.environment.i"
1624   //#include "quasiquote.environment.i"
1625 #include "string.environment.i"
1626 #include "type.environment.i"
1627 #else // !MES_FULL
1628
1629   a = add_environment (a, "cons", cell_cons);
1630   a = add_environment (a, "display", cell_display);
1631   a = add_environment (a, "eq?", cell_eq_p);
1632   a = add_environment (a, "newline", cell_newline);
1633
1634   a = add_environment (a, "make-vector", cell_make_vector);
1635
1636 #if !MES_MINI
1637    a = add_environment (a, "*", cell_multiply);
1638    a = add_environment (a, "list", cell_list);
1639    //
1640    a = add_environment (a, "car", cell_car);
1641    a = add_environment (a, "cdr", cell_cdr);
1642    a = add_environment (a, "+", cell_plus);
1643    a = add_environment (a, "quote", cell_quote);
1644    a = add_environment (a, "null?", cell_null_p);
1645    a = add_environment (a, "=", cell_is_p);
1646
1647    // a = add_environment (a, "gc", cell_gc);
1648    // a = add_environment (a, "apply-env", cell_apply_env);
1649    // a = add_environment (a, "eval-env", cell_eval_env);
1650    // a = add_environment (a, "cadr", cell_cadr);
1651 #endif // !MES_MINI
1652 #endif // !MES_FULL
1653
1654 #if BOOT
1655   ////symbols = cons (cell_symbol_label, symbols);
1656   a = cons (cons (cell_symbol_label, cell_t), a);
1657 #endif
1658   a = cons (cons (cell_symbol_begin, cell_begin), a);
1659
1660   a = add_environment (a, "sc-expand", cell_f);
1661
1662   a = cons (cons (cell_closure, a), a);
1663
1664   internal_lookup_symbol (cell_nil);
1665
1666   r0 = a;
1667   r1 = make_char (0);
1668   r2 = make_char (0);
1669   r3 = make_char (0);
1670   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1671
1672   return a;
1673 }
1674
1675 SCM
1676 make_lambda (SCM args, SCM body)
1677 {
1678   return cons (cell_symbol_lambda, cons (args, body));
1679 }
1680
1681 SCM
1682 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1683 {
1684   return cons (cell_closure, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1685 }
1686
1687 SCM
1688 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1689 {
1690   if (g_cells[x].type != SYMBOL) return cell_f;
1691   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1692   if (macro_p (m) == cell_t) return MACRO (m);
1693   return cell_f;
1694 }
1695
1696 SCM
1697 read_input_file_env (SCM e, SCM a)
1698 {
1699   if (e == cell_nil) return e;
1700   return cons (e, read_input_file_env (read_env (a), a));
1701 }
1702
1703 SCM
1704 load_env (SCM a)
1705 {
1706   SCM p = read_input_file_env (read_env (a), a);
1707   return begin_env (p, a);
1708 }
1709
1710 #include "type.c"
1711 #include "define.c"
1712 #include "lib.c"
1713 #include "math.c"
1714 #include "posix.c"
1715 #include "quasiquote.c"
1716 #include "string.c"
1717
1718 int
1719 main (int argc, char *argv[])
1720 {
1721   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1722   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.2\n");
1723   g_stdin = stdin;
1724   SCM a = mes_environment ();
1725   display_ (stderr, load_env (a));
1726   fputs ("", stderr);
1727   fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1728   return 0;
1729 }