Remove hardcoded duplication of version.
[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_set_x = {SYMBOL, "set!"};
93
94 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
95
96 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
97 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
98 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
99
100 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
101 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
102 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
103 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
104 scm scm_symbol_write = {SYMBOL, "write"};
105 scm scm_symbol_display = {SYMBOL, "display"};
106
107 scm scm_symbol_mes_version = {SYMBOL, "%version"};
108 scm scm_symbol_mes_prefix = {SYMBOL, "%prefix"};
109
110 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
111 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
112 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
113 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
114 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
115
116 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
117 scm *g_cells;
118 scm *g_news = 0;
119
120 #include "mes.symbols.h"
121
122 SCM tmp;
123 SCM tmp_num;
124 SCM tmp_num2;
125 SCM tmp_num3;
126 SCM tmp_num4;
127
128 function functions[200];
129 int g_function = 0;
130
131 SCM g_symbols = 0;
132 SCM stack = 0;
133 SCM r0 = 0; // a/env
134 SCM r1 = 0; // param 1
135 SCM r2 = 0; // param 2
136 SCM r3 = 0; // param 3
137
138 #include "lib.h"
139 #include "math.h"
140 #include "mes.h"
141 #include "posix.h"
142 #include "reader.h"
143
144 #define CAR(x) g_cells[x].car
145 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
146 #define HITS(x) g_cells[x].hits
147 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
148 #define NAME(x) g_cells[x].name
149 #define STRING(x) g_cells[x].string
150 #define TYPE(x) g_cells[x].type
151 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
152 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
153 #define REF(x) g_cells[x].ref
154 #define VALUE(x) g_cells[x].value
155 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
156 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
157 #define NCAR(x) g_news[x].car
158 #define NTYPE(x) g_news[x].type
159
160 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
161 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
162 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
163 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
164 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
165 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
166 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
167
168 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
169 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
170 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0)
171 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0)
172
173 int error (char const* msg, SCM x);
174 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a);
175
176 SCM
177 tmp_num_ (int x)
178 {
179   g_cells[tmp_num].value = x;
180   return tmp_num;
181 }
182
183 SCM
184 tmp_num2_ (int x)
185 {
186   g_cells[tmp_num2].value = x;
187   return tmp_num2;
188 }
189
190 SCM
191 alloc (int n)
192 {
193   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
194   SCM x = g_free.value;
195   g_free.value += n;
196   return x;
197 }
198
199 SCM
200 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
201 {
202   SCM x = alloc (1);
203   assert (TYPE (type) == NUMBER);
204   TYPE (x) = VALUE (type);
205   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
206     if (car) CAR (x) = CAR (car);
207     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
208   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
209     if (car) CAR (x) = car;
210     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
211   } else {
212     CAR (x) = car;
213     CDR (x) = cdr;
214   }
215   return x;
216 }
217
218 SCM
219 cons (SCM x, SCM y)
220 {
221   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
222   return make_cell (tmp_num, x, y);
223 }
224
225 SCM
226 car (SCM x)
227 {
228   if (TYPE (x) != PAIR) error ("car: not pair: ", x);
229   return CAR (x);
230 }
231
232 SCM
233 cdr (SCM x)
234 {
235   if (TYPE (x) != PAIR) error ("cdr: not pair: ", x);
236   return CDR (x);
237 }
238
239 SCM
240 type_ (SCM x)
241 {
242   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
243 }
244
245 SCM
246 car_ (SCM x)
247 {
248   return (TYPE (CAR (x)) == PAIR
249           || TYPE (CAR (x)) == REF
250           || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
251           || TYPE (CAR (x)) == STRING) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
252 }
253
254 SCM
255 cdr_ (SCM x)
256 {
257   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
258           || TYPE (CDR (x)) == REF
259           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
260           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
261 }
262
263 SCM
264 eq_p (SCM x, SCM y)
265 {
266   return (x == y
267           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
268                && STRING (x) == STRING (y)))
269           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
270               && VALUE (x) == VALUE (y))
271           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
272               && VALUE (x) == VALUE (y)))
273     ? cell_t : cell_f;
274 }
275
276 SCM
277 set_car_x (SCM x, SCM e)
278 {
279   assert (TYPE (x) == PAIR);
280   CAR (x) = e;
281   return cell_unspecified;
282 }
283
284 SCM
285 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
286 {
287   if (TYPE (x) != PAIR) error ("set-cdr!: not pair: ", x);
288   CDR (x) = e;
289   return cell_unspecified;
290 }
291
292 SCM
293 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
294 {
295   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
296   if (TYPE (p) != PAIR) error ("set-env!: not pair: ", x);
297   return set_cdr_x (p, e);
298 }
299
300 SCM
301 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
302 {
303   if (x == cell_nil)
304     return a;
305   if (TYPE (x) != PAIR)
306     return cons (cons (x, y), a);
307   return cons (cons (car (x), car (y)),
308                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
309 }
310
311 SCM
312 assq (SCM x, SCM a)
313 {
314   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
315     {
316       if (TYPE (a) == BROKEN_HEART || TYPE (CAR (a)) == BROKEN_HEART)
317         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
318       a = CDR (a);
319     }
320   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
321 }
322
323 SCM
324 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
325 {
326   x = assq (x, a);
327   if (x == cell_f) return cell_undefined;
328   return cdr (x);
329 }
330
331 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
332 enum eval_apply_t g_target;
333
334 SCM
335 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
336 {
337   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
338   r1 = e;
339   r0 = cl;
340   r2 = a;
341   r3 = aa;
342   return cell_unspecified;
343 }
344
345 SCM
346 eval_apply ()
347 {
348   switch (g_target)
349     {
350     case EVLIS: goto evlis;
351     case APPLY: goto apply;
352     case EVAL: goto eval;
353     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
354     case BEGIN: goto begin;
355     case IF: goto label_if;
356     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
357     }
358
359  evlis:
360   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
361   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
362   r2 = eval_env (car (r1), r0);
363   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
364   return cons (r2, r1);
365
366  apply:
367   switch (TYPE (r1))
368     {
369     case FUNCTION: {
370       check_formals (r1, MAKE_NUMBER (FUNCTION (r1).arity), r2);
371       return call (r1, r2);
372     }
373     case CLOSURE:
374       {
375         SCM cl = CLOSURE (r1);
376         SCM formals = cadr (cl);
377         SCM body = cddr (cl);
378         SCM aa = cdar (cl);
379         aa = cdr (aa);
380         check_formals (r1, formals, r2);
381         SCM p = pairlis (formals, r2, aa);
382         call_lambda (body, p, aa, r0);
383         goto begin;
384       }
385     case SYMBOL:
386       {
387         if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
388           {
389             r1 = car (r2);
390             r2 = cadr (r2);
391             goto call_with_values;
392           }
393         if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
394         break;
395       }
396     case PAIR:
397       {
398         switch (car (r1))
399           {
400           case cell_symbol_lambda:
401             {
402               SCM formals = cadr (r1);
403               SCM body = cddr (r1);
404               SCM p = pairlis (formals, r2, r0);
405               check_formals (r1, formals, r2);
406               call_lambda (body, p, p, r0);
407               goto begin;
408             }
409 #if BOOT
410           case cell_symbol_label:
411             {
412               r0 = cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0);
413               r1 = caddr (r1);
414               goto apply;
415             }
416 #endif
417           }
418       }
419     }
420   SCM e = eval_env (r1, r0);
421   check_apply (e, r1);
422   r1 = e;
423   goto apply;
424
425  eval:
426   switch (TYPE (r1))
427     {
428     case PAIR:
429       {
430         switch (car (r1))
431           {
432 #if FIXED_PRIMITIVES
433           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
434           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
435           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
436               return cons (CAR (m), CADR (m));}
437           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
438 #endif // FIXED_PRIMITIVES
439           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
440           case cell_symbol_begin: goto begin;
441           case cell_symbol_lambda:
442             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
443           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto label_if;}
444           case cell_symbol_set_x: {
445             SCM x = eval_env (car (cddr (r1)), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
446           }
447           default: {
448             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
449             if (x != r1)
450               {
451                 if (TYPE (x) == PAIR)
452                   {
453                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
454                     set_car_x (r1, car (x));
455                   }
456                 r1 = x;
457                 goto eval;
458               }
459             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
460             r1 = car (r1);
461             r2 = m;
462             goto apply;
463           }
464           }
465       }
466     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
467     default: return r1;
468     }
469
470   SCM macro;
471   SCM expanders;
472  macro_expand:
473   if (TYPE (r1) == PAIR
474       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
475     {
476       r2 = CDR (r1);
477       r1 = macro;
478       goto apply;
479     }
480   else if (TYPE (r1) == PAIR
481            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
482            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
483            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
484     {
485       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
486       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
487         {
488           r2 = cons (r1, cell_nil);
489           r1 = sc_expand;
490           goto apply;
491         }
492     }
493   return r1;
494
495   SCM r;
496  begin:
497   r = cell_unspecified;
498   while (r1 != cell_nil) {
499     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
500       {
501         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
502           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
503         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
504           {
505             SCM f = read_input_file_env (r0);
506             r1 = append2 (f, cdr (r1));
507           }
508       }
509     if (CDR (r1) == cell_nil)
510       {
511         r1 = car (r1);
512         goto eval;
513       }
514     r = eval_env (car (r1), r0);
515     r1 = CDR (r1);
516   }
517   return r;
518
519   SCM x;
520  label_if:
521   x = eval_env (car (r1), r0);
522   if (x != cell_f)
523     {
524       r1 = cadr (r1);
525       goto eval;
526     }
527   if (cddr (r1) != cell_nil)
528     {
529       r1 = car (cddr (r1));
530       goto eval;
531     }
532   return cell_unspecified;
533
534   SCM v;
535  call_with_values:
536   v = apply_env (r1, cell_nil, r0);
537   if (TYPE (v) == VALUES)
538     v = CDR (v);
539   r1 = r2;
540   r2 = v;
541   goto apply;
542 }
543
544 SCM
545 call (SCM fn, SCM x)
546 {
547   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
548       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
549     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
550   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
551       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
552     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
553   switch (FUNCTION (fn).arity)
554     {
555     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
556     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
557     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
558     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
559     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
560     }
561
562   return cell_unspecified;
563 }
564
565 SCM
566 gc_frame (SCM stack)
567 {
568   SCM frame = car (stack);
569   r1 = car (frame);
570   r2 = cadr (frame);
571   r3 = car (cddr (frame));
572   r0 = cadr (cddr (frame));
573   return frame;
574 }
575
576 SCM
577 gc_stack (SCM a)
578 {
579   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
580   stack = cons (frame, stack);
581   stack = gc (stack);
582   gc_frame (stack);
583   stack = cdr (stack);
584   return stack;
585 }
586
587 SCM
588 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
589 {
590   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
591   stack = cons (frame, stack);
592   r1 = p1;
593   r2 = p2;
594   r0 = a;
595   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
596     gc_stack (stack);
597
598   SCM r = f ();
599   frame = gc_frame (stack);
600   stack = cdr (stack);
601   return r;
602 }
603
604 SCM
605 evlis_env (SCM m, SCM a)
606 {
607   g_target = EVLIS;
608   return vm_call (eval_apply, m, cell_undefined, a);
609 }
610
611 SCM
612 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
613 {
614   g_target = APPLY;
615   return vm_call (eval_apply, fn, x, a);
616 }
617
618 SCM
619 eval_env (SCM e, SCM a)
620 {
621   g_target = EVAL;
622   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
623 }
624
625 SCM
626 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
627 {
628   g_target = MACRO_EXPAND;
629   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
630 }
631
632 SCM
633 begin_env (SCM e, SCM a)
634 {
635   g_target = BEGIN;
636   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
637 }
638
639 SCM
640 if_env (SCM e, SCM a)
641 {
642   g_target = IF;
643   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
644 }
645
646 SCM
647 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
648 {
649   g_target = CALL_WITH_VALUES;
650   return vm_call (eval_apply, producer, consumer, a);
651 }
652
653 SCM
654 append2 (SCM x, SCM y)
655 {
656   if (x == cell_nil) return y;
657   assert (TYPE (x) == PAIR);
658   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
659 }
660
661 SCM
662 append (SCM x) ///((arity . n))
663  {
664   if (x == cell_nil) return cell_nil;
665   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
666   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
667  }
668
669 SCM
670 cstring_to_list (char const* s)
671 {
672   SCM p = cell_nil;
673   int i = strlen (s);
674   while (i--)
675     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
676   return p;
677 }
678
679 SCM
680 null_p (SCM x)
681 {
682   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
683 }
684
685 SCM
686 make_symbol_ (SCM s)
687 {
688   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
689   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
690   g_symbols = cons (x, g_symbols);
691   return x;
692 }
693
694 SCM
695 make_symbol (SCM s)
696 {
697   SCM x = lookup_symbol_ (s);
698   return x ? x : make_symbol_ (s);
699 }
700
701 SCM
702 make_vector (SCM n)
703 {
704   int k = VALUE (n);
705   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
706   SCM v = alloc (k);
707   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
708   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
709   return x;
710 }
711
712 SCM
713 arity_ (SCM x)
714 {
715   assert (TYPE (x) == FUNCTION);
716   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
717 }
718
719 SCM
720 values (SCM x) ///((arity . n))
721 {
722   SCM v = cons (0, x);
723   TYPE (v) = VALUES;
724   return v;
725 }
726
727 SCM
728 vector_length (SCM x)
729 {
730   assert (TYPE (x) == VECTOR);
731   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
732 }
733
734 SCM
735 vector_ref (SCM x, SCM i)
736 {
737   assert (TYPE (x) == VECTOR);
738   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
739   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
740   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
741   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
742   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
743   return e;
744 }
745
746 SCM
747 vector_entry (SCM x) {
748   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
749   return x;
750 }
751
752 SCM
753 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
754 {
755   assert (TYPE (x) == VECTOR);
756   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
757   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
758   return cell_unspecified;
759 }
760
761 SCM
762 list_to_vector (SCM x)
763 {
764   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
765   SCM v = make_vector (tmp_num);
766   SCM p = VECTOR (v);
767   while (x != cell_nil)
768     {
769       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
770       x = cdr (x);
771     }
772   return v;
773 }
774
775 SCM
776 vector_to_list (SCM v)
777 {
778   SCM x = cell_nil;
779   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
780     SCM e = VECTOR (v)+i;
781     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
782     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
783   }
784   return x;
785 }
786
787 void
788 make_tmps (scm* cells)
789 {
790   tmp = g_free.value++;
791   cells[tmp].type = CHAR;
792   tmp_num = g_free.value++;
793   cells[tmp_num].type = NUMBER;
794   tmp_num2 = g_free.value++;
795   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
796   tmp_num3 = g_free.value++;
797   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
798   tmp_num4 = g_free.value++;
799   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
800 }
801
802 //\f Jam Collector
803 SCM g_symbol_max;
804 bool g_debug = false;
805
806 SCM
807 gc_up_arena ()
808 {
809   ARENA_SIZE *= 2;
810   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
811   if (!p) error (strerror (errno), MAKE_NUMBER (g_free.value));
812   g_cells = (scm*)p;
813   g_cells++;
814   gc_init_news ();
815 }
816
817 SCM
818 gc ()
819 {
820   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
821   g_free.value = 1;
822   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
823   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
824     gc_copy (i);
825   make_tmps (g_news);
826   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
827   SCM new = gc_copy (stack);
828   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, stack);
829   stack = new;
830   return gc_loop (1);
831 }
832
833 SCM
834 gc_loop (SCM scan)
835 {
836   while (scan < g_free.value)
837     {
838       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
839           || NTYPE (scan) == FUNCTION
840           || NTYPE (scan) == KEYWORD
841           || NTYPE (scan) == MACRO
842           || NTYPE (scan) == PAIR
843           || NTYPE (scan) == REF
844           || scan == 1 // null
845           || NTYPE (scan) == SPECIAL
846           || NTYPE (scan) == STRING
847           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
848         {
849           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
850           gc_relocate_car (scan, car);
851         }
852       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
853            || NTYPE (scan) == MACRO
854            || NTYPE (scan) == PAIR
855            || NTYPE (scan) == VALUES)
856           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
857         {
858           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
859           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
860         }
861       scan++;
862     }
863   return gc_flip ();
864 }
865
866 SCM
867 gc_copy (SCM old)
868 {
869   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
870   SCM new = g_free.value++;
871   g_news[new] = g_cells[old];
872   if (NTYPE (new) == VECTOR)
873     {
874       g_news[new].vector = g_free.value;
875       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
876         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
877     }
878   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
879   g_cells[old].car = new;
880   return new;
881 }
882
883 SCM
884 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
885 {
886   g_news[new].car = car;
887   return cell_unspecified;
888 }
889
890 SCM
891 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
892 {
893   g_news[new].cdr = cdr;
894   return cell_unspecified;
895 }
896
897 SCM
898 gc_flip ()
899 {
900   scm *cells = g_cells;
901   g_cells = g_news;
902   g_news = cells;
903   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
904   return stack;
905 }
906
907 //\f Environment setup
908 SCM
909 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
910 {
911   return cons (cons (key, value), alist);
912 }
913
914 SCM
915 gc_init_cells ()
916 {
917   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
918   g_cells[0].type = VECTOR;
919   g_cells[0].length = 1000;
920   g_cells[0].vector = 0;
921   g_cells++;
922   g_cells[0].type = CHAR;
923   g_cells[0].value = 'c';
924 }
925
926 SCM
927 gc_init_news ()
928 {
929   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
930   g_news[0].type = VECTOR;
931   g_news[0].length = 1000;
932   g_news[0].vector = 0;
933   g_news++;
934   g_news[0].type = CHAR;
935   g_news[0].value = 'n';
936 }
937
938 SCM
939 mes_symbols () ///((internal))
940 {
941   gc_init_cells ();
942   gc_init_news ();
943
944 #include "mes.symbols.i"
945
946   g_symbol_max = g_free.value;
947   make_tmps (g_cells);
948
949   g_symbols = 0;
950   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
951     g_symbols = cons (i, g_symbols);
952
953   SCM a = cell_nil;
954
955 #include "mes.symbol-names.i"
956
957   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
958   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
959
960 #if BOOT
961   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
962 #endif
963   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
964   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
965   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
966   a = acons (cell_closure, a, a);
967
968   return a;
969 }
970
971 SCM
972 mes_builtins (SCM a)
973 {
974 #include "mes.i"
975
976 #include "lib.i"
977 #include "math.i"
978 #include "posix.i"
979 #include "reader.i"
980
981 #include "lib.environment.i"
982 #include "math.environment.i"
983 #include "mes.environment.i"
984 #include "posix.environment.i"
985 #include "reader.environment.i"
986
987   return a;
988 }
989
990 SCM
991 mes_stack (SCM a) ///((internal))
992 {
993   r0 = a;
994   r1 = MAKE_CHAR (0);
995   r2 = MAKE_CHAR (0);
996   r3 = MAKE_CHAR (0);
997   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
998   return r0;
999 }
1000
1001 SCM
1002 mes_environment () ///((internal))
1003 {
1004   SCM a = mes_symbols ();
1005   return mes_stack (a);
1006 }
1007
1008 SCM
1009 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1010 {
1011   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1012 }
1013
1014 SCM
1015 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1016 {
1017   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1018   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1019   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1020   return cell_f;
1021 }
1022
1023 FILE *g_stdin;
1024 #include "lib.c"
1025 #include "math.c"
1026 #include "posix.c"
1027 #include "reader.c"
1028
1029 int
1030 main (int argc, char *argv[])
1031 {
1032   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1033   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1034   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1035   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes " VERSION);
1036   g_stdin = stdin;
1037   r0 = mes_environment ();
1038   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1039     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1040   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1041   stderr_ (begin_env (program, r0));
1042   fputs ("", stderr);
1043   gc (stack);
1044   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1045   return 0;
1046 }