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
  33 enum type {CHAR, MACRO, NUMBER, PAIR, SCM, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR,
  34            FUNCTION0, FUNCTION1, FUNCTION2, FUNCTION3, FUNCTIONn};
  35 struct scm_t;
  36 typedef struct scm_t* (*function0_t) (void);
  37 typedef struct scm_t* (*function1_t) (struct scm_t*);
  38 typedef struct scm_t* (*function2_t) (struct scm_t*, struct scm_t*);
  39 typedef struct scm_t* (*function3_t) (struct scm_t*, struct scm_t*, struct scm_t*);
  40 typedef struct scm_t* (*functionn_t) (struct scm_t*);
  41
  42 typedef struct scm_t {
  43   enum type type;
  44   union {
  45     char const *name;
  46     struct scm_t* string;
  47     struct scm_t* car;
  48     struct scm_t* ref;
  49     int length;
  50   };
  51   union {
  52     int value;
  53     function0_t function0;
  54     function1_t function1;
  55     function2_t function2;
  56     function3_t function3;
  57     functionn_t functionn;
  58     struct scm_t* cdr;
  59     struct scm_t* macro;
  60     struct scm_t* vector;
  61     int hits;
  62   };
  63 } scm;
  64
  65 #include "define.environment.h"
  66 #include "lib.environment.h"
  67 #include "math.environment.h"
  68 #include "mes.environment.h"
  69 #include "quasiquote.environment.h"
  70 #include "string.environment.h"
  71 #include "type.environment.h"
  72
  73 scm *display_ (FILE* f, scm *x);
  74 scm *display_helper (FILE*, scm*, bool, char const*, bool);
  75
  76 scm scm_nil = {SCM, "()"};
  77 scm scm_dot = {SCM, "."};
  78 scm scm_f = {SCM, "#f"};
  79 scm scm_t = {SCM, "#t"};
  80 scm scm_undefined = {SCM, "*undefined*"};
  81 scm scm_unspecified = {SCM, "*unspecified*"};
  82 scm scm_closure = {SCM, "*closure*"};
  83 scm scm_circular = {SCM, "*circular*"};
  84 #if BOOT
  85 scm scm_label = {
  86   SCM, "label"};
  87 #endif
  88 scm scm_lambda = {SCM, "lambda"};
  89
  90 scm symbol_begin = {SCM, "begin"};
  91 scm symbol_if = {SCM, "if"};
  92 scm symbol_define = {SCM, "define"};
  93 scm symbol_define_macro = {SCM, "define-macro"};
  94 scm symbol_set_x = {SCM, "set!"};
  95
  96 scm symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
  97 scm symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
  98 scm symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
  99 scm symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
 100
 101 scm symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
 102 scm symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
 103 scm symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
 104 scm symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
 105 scm symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
 106
 107 scm symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 108 scm symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 109
 110
 111 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
 112 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
 113 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
 114 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
 115 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
 116 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
 117 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
 118 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
 119
 120 // PRIMITIVES
 121
 122 scm *
 123 car (scm *x)
 124 {
 125   assert (x->type == PAIR);
 126   return x->car;
 127 }
 128
 129 scm *
 130 cdr (scm *x)
 131 {
 132   assert (x->type == PAIR);
 133   return x->cdr;
 134 }
 135
 136 scm *
 137 alloc (int n)
 138 {
 139   return (scm*)malloc (n * sizeof (scm));
 140 }
 141
 142 scm *
 143 make_cell (scm *type, scm *car, scm *cdr)
 144 {
 145   scm *x = alloc (1);
 146   assert (type->type == NUMBER);
 147   x->type = type->value;
 148   if (type->value == CHAR || type->value == NUMBER) {
 149     if (car) x->car = car->car;
 150     if (cdr) x->cdr = cdr->cdr;
 151   } else {
 152     x->car = car;
 153     x->cdr = cdr;
 154   }
 155   return x;
 156 }
 157
 158 scm *
 159 cons (scm *x, scm *y)
 160 {
 161   scm t = {NUMBER, .value=PAIR};
 162   return make_cell (&t, x, y);
 163 }
 164
 165 scm *
 166 eq_p (scm *x, scm *y)
 167 {
 168   return (x == y
 169           || (x->type == CHAR && y->type == CHAR
 170               && x->value == y->value)
 171           || (x->type == NUMBER && y->type == NUMBER
 172               && x->value == y->value))
 173     ? &scm_t : &scm_f;
 174 }
 175
 176 scm *
 177 set_car_x (scm *x, scm *e)
 178 {
 179   assert (x->type == PAIR);
 180   x->car = e;
 181   return &scm_unspecified;
 182 }
 183
 184 scm *
 185 set_cdr_x (scm *x, scm *e)
 186 {
 187   assert (x->type == PAIR);
 188   cache_invalidate (x->cdr);
 189   x->cdr = e;
 190   return &scm_unspecified;
 191 }
 192
 193 scm *
 194 set_env_x (scm *x, scm *e, scm *a)
 195 {
 196   cache_invalidate (x);
 197   scm *p = assq (x, a);
 198   if (p->type != PAIR)
 199     {
 200       fprintf (stderr, "set!: unbound variable:");
 201       display_ (stderr, x);
 202       fprintf (stderr, "\n");
 203       assert (!"unbound variable");
 204     }
 205   return set_cdr_x (p, e);
 206 }
 207
 208 scm *
 209 quote (scm *x)
 210 {
 211   return cons (&symbol_quote, x);
 212 }
 213
 214 scm *
 215 quasiquote (scm *x)
 216 {
 217   return cons (&symbol_quasiquote, x);
 218 }
 219
 220 scm *
 221 quasisyntax (scm *x)
 222 {
 223   return cons (&symbol_quasisyntax, x);
 224 }
 225
 226 scm *
 227 pairlis (scm *x, scm *y, scm *a)
 228 {
 229   if (x == &scm_nil)
 230     return a;
 231   if (pair_p (x) == &scm_f)
 232     return cons (cons (x, y), a);
 233   return cons (cons (car (x), car (y)),
 234                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 235 }
 236
 237 scm *
 238 assq (scm *x, scm *a)
 239 {
 240   while (a != &scm_nil && eq_p (x, a->car->car) == &scm_f) a = a->cdr;
 241   return a != &scm_nil ? a->car : &scm_f;
 242 }
 243
 244 #define ENV_CACHE 1
 245 #define CACHE_SIZE 30
 246 #define ENV_HEAD 15
 247
 248 #if !ENV_CACHE
 249 scm *
 250 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
 251 {
 252   x = assq (x, a);
 253   if (x == &scm_f) return &scm_f;
 254   return x->cdr;
 255 }
 256 scm*cache_invalidate (scm*x){}
 257 scm*cache_invalidate_range (scm*p,scm*a){}
 258 scm*cache_save (scm*p){}
 259 scm*cache_lookup (scm*x){}
 260
 261 #else // ENV_CACHE
 262
 263 scm *env_cache_cars[CACHE_SIZE];
 264 scm *env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
 265 int cache_threshold = 0;
 266 scm *
 267 cache_save (scm *p)
 268 {
 269   int n = p->car->hits;
 270   if (n < cache_threshold) return &scm_unspecified;
 271   int j = -1;
 272   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 273     if (!env_cache_cars[i]) {
 274       j = i;
 275       break;
 276     }
 277     if (env_cache_cars[i] == p->car) return &scm_unspecified;
 278     if (n > env_cache_cars[i]->hits) {
 279       n = env_cache_cars[i]->hits;
 280       j = i;
 281     }
 282   }
 283   if (j >= 0) {
 284     cache_threshold = p->car->hits;
 285     env_cache_cars[j] = p->car;
 286     env_cache_cdrs[j] = p->cdr;
 287   }
 288   return &scm_unspecified;
 289 }
 290
 291 scm *
 292 cache_lookup (scm *x)
 293 {
 294   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 295     if (!env_cache_cars[i]) break;
 296     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
 297   }
 298   return &scm_undefined;
 299 }
 300
 301 scm *
 302 cache_invalidate (scm *x)
 303 {
 304   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 305     if (env_cache_cars[i] == x) {
 306       env_cache_cars[i] = 0;
 307       break;
 308     }
 309   }
 310   return &scm_unspecified;
 311 }
 312
 313 scm *
 314 cache_invalidate_range (scm *p, scm *a)
 315 {
 316   do {
 317     cache_invalidate (p->car->car);
 318     p = p->cdr;
 319   } while (p != a);
 320   return &scm_unspecified;
 321 }
 322
 323 scm *
 324 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
 325 {
 326   x->hits++;
 327   scm *c = cache_lookup (x);
 328   if (c != &scm_undefined) return c;
 329   int i = 0;
 330   while (a != &scm_nil && x != a->car->car) {i++;a = a->cdr;}
 331   if (a == &scm_nil) return &scm_undefined;
 332   if (i>ENV_HEAD) cache_save (a->car);
 333   return a->car->cdr;
 334 }
 335 #endif // ENV_CACHE
 336
 337 scm *
 338 evlis_env (scm *m, scm *a)
 339 {
 340   if (m == &scm_nil) return &scm_nil;
 341   if (m->type != PAIR) return builtin_eval (m, a);
 342   scm *e = builtin_eval (car (m), a);
 343   return cons (e, evlis_env (cdr (m), a));
 344 }
 345
 346 scm *
 347 apply_env (scm *fn, scm *x, scm *a)
 348 {
 349   if (fn->type != PAIR)
 350     {
 351       if (fn == &scm_car) return x->car->car;
 352       if (fn == &scm_cdr) return x->car->cdr;
 353       if (builtin_p (fn) == &scm_t)
 354         return call (fn, x);
 355       if (eq_p (fn, &symbol_call_with_values) == &scm_t)
 356         return call (&scm_call_with_values_env, append2 (x, cons (a, &scm_nil)));
 357       if (fn == &symbol_current_module) return a;
 358     }
 359   else if (fn->car == &scm_lambda) {
 360     scm *p = pairlis (cadr (fn), x, a);
 361     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 362     scm *r = begin (cddr (fn), cons (cons (&scm_closure, p), p));
 363     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 364     return r;
 365   }
 366   else if (fn->car == &scm_closure) {
 367     scm *args = caddr (fn);
 368     scm *body = cdddr (fn);
 369     a = cdadr (fn);
 370     a = cdr (a);
 371     scm *p = pairlis (args, x, a);
 372     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 373     scm *r = begin (body, cons (cons (&scm_closure, p), p));
 374     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
 375     return r;
 376   }
 377 #if BOOT
 378   else if (fn->car == &scm_label)
 379     return apply_env (caddr (fn), x, cons (cons (cadr (fn), caddr (fn)), a));
 380 #endif
 381   scm *efn = builtin_eval (fn, a);
 382   if (efn == &scm_f || efn == &scm_t) assert (!"apply bool");
 383   if (efn->type == NUMBER) assert (!"apply number");
 384   if (efn->type == STRING) assert (!"apply string");
 385   return apply_env (efn, x, a);
 386 }
 387
 388 scm *
 389 builtin_eval (scm *e, scm *a)
 390 {
 391   if (builtin_p (e) == &scm_t) return e;
 392   if (e->type == SCM) return e;
 393
 394   e = expand_macro_env (e, a);
 395
 396   if (e->type == SYMBOL) {
 397     scm *y = assq_ref_cache (e, a);
 398     if (y == &scm_undefined) {
 399       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
 400       display_ (stderr, e);
 401       fprintf (stderr, "\n");
 402       assert (!"unbound variable");
 403     }
 404     return y;
 405   }
 406   else if (e->type != PAIR)
 407     return e;
 408   else if (e->car->type != PAIR)
 409     {
 410       if (e->car == &symbol_quote)
 411         return cadr (e);
 412       if (e->car == &symbol_syntax)
 413         return e;
 414       if (e->car == &symbol_begin)
 415         return begin (e, a);
 416       if (e->car == &scm_lambda)
 417         return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
 418       if (e->car == &scm_closure)
 419         return e;
 420       if (e->car == &symbol_if)
 421         return builtin_if (cdr (e), a);
 422 #if !BOOT
 423       if (e->car == &symbol_define)
 424         return define (e, a);
 425       if (e->car == &symbol_define_macro)
 426         return define (e, a);
 427 #else
 428       if (e->car == &symbol_define) {
 429         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
 430         display_ (stderr,
 431                   e->cdr->car->type == SYMBOL
 432                   ? e->cdr->car->string
 433                   : e->cdr->car->car->string);
 434         fprintf (stderr, "\n");
 435       }
 436       assert (e->car != &symbol_define);
 437       assert (e->car != &symbol_define_macro);
 438 #endif
 439       if (e->car == &symbol_set_x)
 440         return set_env_x (cadr (e), builtin_eval (caddr (e), a), a);
 441 #if QUASIQUOTE
 442       if (e->car == &symbol_unquote)
 443         return builtin_eval (cadr (e), a);
 444       if (e->car == &symbol_quasiquote)
 445         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
 446       if (e->car == &symbol_unsyntax)
 447         return builtin_eval (cadr (e), a);
 448       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
 449         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
 450 #endif //QUASIQUOTE
 451     }
 452   return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
 453 }
 454
 455 scm *
 456 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
 457 {
 458   scm *macro;
 459   if (e->type == PAIR
 460       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
 461     return expand_macro_env (apply_env (macro, e->cdr, a), a);
 462   return e;
 463 }
 464
 465 scm *
 466 begin (scm *e, scm *a)
 467 {
 468   scm *r = &scm_unspecified;
 469   while (e != &scm_nil) {
 470     r = builtin_eval (e->car, a);
 471     e = e->cdr;
 472   }
 473   return r;
 474 }
 475
 476 scm *
 477 builtin_if (scm *e, scm *a)
 478 {
 479   if (builtin_eval (car (e), a) != &scm_f)
 480     return builtin_eval (cadr (e), a);
 481   if (cddr (e) != &scm_nil)
 482     return builtin_eval (caddr (e), a);
 483   return &scm_unspecified;
 484 }
 485
 486 //Helpers
 487
 488 scm *
 489 display (scm *x) ///((args . n))
 490 {
 491   scm *e = car (x);
 492   scm *p = cdr (x);
 493   int fd = 1;
 494   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->hits;
 495   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 496   return display_helper (f, e, false, "", false);
 497 }
 498
 499 scm *
 500 display_ (FILE* f, scm *x)
 501 {
 502   return display_helper (f, x, false, "", false);
 503 }
 504
 505 scm *
 506 call (scm *fn, scm *x)
 507 {
 508   if (fn->type == FUNCTION0)
 509     return fn->function0 ();
 510   if (x != &scm_nil && x->car->type == VALUES)
 511     x = cons (x->car->cdr->car, x->cdr);
 512   if (fn->type == FUNCTION1)
 513     return fn->function1 (car (x));
 514   if (x != &scm_nil && x->cdr->car->type == VALUES)
 515     x = cons (x->car, cons (x->cdr->car->cdr->car, x->cdr));
 516   if (fn->type == FUNCTION2)
 517     return fn->function2 (car (x), cadr (x));
 518   if (fn->type == FUNCTION3)
 519     return fn->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
 520   if (fn->type == FUNCTIONn)
 521     return fn->functionn (x);
 522   return &scm_unspecified;
 523 }
 524
 525 scm *
 526 append2 (scm *x, scm *y)
 527 {
 528   if (x == &scm_nil) return y;
 529   assert (x->type == PAIR);
 530   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 531 }
 532
 533 scm *
 534 append (scm *x) ///((args . n))
 535  {
 536   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
 537   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 538  }
 539
 540 scm *
 541 make_char (int x)
 542 {
 543   scm t = {NUMBER, .value=CHAR};
 544   scm n = {NUMBER, .value=x};
 545   return make_cell (&t, &n, &n);
 546 }
 547
 548 scm *
 549 make_macro (scm *name, scm *x)
 550 {
 551   scm t = {NUMBER, .value=MACRO};
 552   return make_cell (&t, name->string, x);
 553 }
 554
 555 scm *
 556 make_number (int x)
 557 {
 558   scm t = {NUMBER, .value=NUMBER};
 559   scm n = {NUMBER, .value=x};
 560   return make_cell (&t, &n, &n);
 561 }
 562
 563 scm *
 564 make_ref (scm *x)
 565 {
 566   scm t = {NUMBER, .value=REF};
 567   return make_cell (&t, x, x);
 568 }
 569
 570 scm *
 571 make_string (scm *x)
 572 {
 573   scm t = {NUMBER, .value=STRING};
 574   return make_cell (&t, x, 0);
 575 }
 576
 577 scm *
 578 cstring_to_list (char const* s)
 579 {
 580   scm *p = &scm_nil;
 581   while (s && *s)
 582     p = append2 (p, cons (make_char (*s++), &scm_nil));
 583   return p;
 584 }
 585
 586 scm *symbols = 0;
 587
 588 scm *
 589 list_of_char_equal_p (scm *a, scm *b)
 590 {
 591   while (a != &scm_nil && b != &scm_nil && a->car->value == b->car->value) {
 592     assert (a->car->type == CHAR);
 593     assert (b->car->type == CHAR);
 594     a = a->cdr;
 595     b = b->cdr;
 596   }
 597   return (a == &scm_nil && b == &scm_nil) ? &scm_t : &scm_f;
 598 }
 599
 600 scm *
 601 internal_lookup_symbol (scm *s)
 602 {
 603   scm *x = symbols;
 604   while (x) {
 605     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
 606     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
 607     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
 608     // #\etx.
 609     if (x->car->string->type != PAIR)
 610       x->car->string = cstring_to_list (x->car->name);
 611     if (list_of_char_equal_p (x->car->string, s) == &scm_t) break;
 612     x = x->cdr;
 613   }
 614   if (x) x = x->car;
 615   return x;
 616 }
 617
 618 scm *
 619 internal_make_symbol (scm *s)
 620 {
 621   scm t = {NUMBER, .value=SYMBOL};
 622   scm *x = make_cell (&t, s, 0);
 623   symbols = cons (x, symbols);
 624   return x;
 625 }
 626
 627 scm *
 628 make_symbol (scm *s)
 629 {
 630   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
 631   return x ? x : internal_make_symbol (s);
 632 }
 633
 634 scm *
 635 make_vector (scm *n)
 636 {
 637   scm t = {NUMBER, .value=VECTOR};
 638   scm *v = alloc (n->value);
 639   scm *x = make_cell (&t, (scm*)(long)n->value, v);
 640   for (int i=0; i<n->value; i++) x->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
 641   return x;
 642 }
 643
 644 scm *
 645 values (scm *x) ///((args . n))
 646 {
 647   scm *v = cons (0, x);
 648   v->type = VALUES;
 649   return v;
 650 }
 651
 652 scm *
 653 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
 654 {
 655   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
 656   if (v->type == VALUES)
 657     v = v->cdr;
 658   return apply_env (consumer, v, a);
 659 }
 660
 661 scm *
 662 vector_length (scm *x)
 663 {
 664   assert (x->type == VECTOR);
 665   return make_number (x->length);
 666 }
 667
 668 scm *
 669 vector_ref (scm *x, scm *i)
 670 {
 671   assert (x->type == VECTOR);
 672   assert (i->value < x->length);
 673   scm *e = &x->vector[i->value];
 674   if (e->type == REF) e = e->ref;
 675   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
 676   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
 677   return e;
 678 }
 679
 680 scm *
 681 vector_entry (scm *x) {
 682   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
 683   return x;
 684 }
 685
 686 scm *
 687 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
 688 {
 689   assert (x->type == VECTOR);
 690   assert (i->value < x->length);
 691   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
 692   return &scm_unspecified;
 693 }
 694
 695 scm *
 696 lookup (scm *s, scm *a)
 697 {
 698   if (isdigit (s->car->value) || (s->car->value == '-' && s->cdr != &scm_nil)) {
 699     scm *p = s;
 700     int sign = 1;
 701     if (s->car->value == '-') {
 702       sign = -1;
 703       p = s->cdr;
 704     }
 705     int n = 0;
 706     while (p != &scm_nil && isdigit (p->car->value)) {
 707       n *= 10;
 708       n += p->car->value - '0';
 709       p = p->cdr;
 710     }
 711     if (p == &scm_nil) return make_number (n * sign);
 712   }
 713
 714   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
 715   if (x) return x;
 716
 717   if (s->cdr == &scm_nil) {
 718     if (s->car->value == '\'') return &symbol_quote;
 719     if (s->car->value == '`') return &symbol_quasiquote;
 720     if (s->car->value == ',') return &symbol_unquote;
 721   }
 722   else if (s->cdr->cdr == &scm_nil) {
 723     if (s->car->value == ',' && s->cdr->car->value == '@') return &symbol_unquote_splicing;
 724     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '\'') return &symbol_syntax;
 725     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '`') return &symbol_quasisyntax;
 726     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',') return &symbol_unsyntax;
 727   }
 728   else if (s->cdr->cdr->cdr == &scm_nil) {
 729     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',' && s->cdr->cdr->car->value == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
 730     if (s->car->value == 'E' && s->cdr->car->value == 'O' && s->cdr->cdr->car->value == 'F') {
 731       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
 732       return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
 733     }
 734   }
 735
 736   return internal_make_symbol (s);
 737 }
 738
 739 scm *
 740 lookup_char (int c, scm *a)
 741 {
 742   return lookup (cons (make_char (c), &scm_nil), a);
 743 }
 744
 745 scm *
 746 list_to_vector (scm *x)
 747 {
 748   scm n = {NUMBER, .value=length (x)->value};
 749   scm *v = make_vector (&n);
 750   scm *p = v->vector;
 751   while (x != &scm_nil)
 752     {
 753       *p++ = *vector_entry (car (x));
 754       x = cdr (x);
 755     }
 756   return v;
 757 }
 758
 759 scm *
 760 newline (scm *p) ///((args . n))
 761 {
 762   int fd = 1;
 763   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 764   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 765   fputs ("\n", f);
 766   return &scm_unspecified;
 767 }
 768
 769 scm *
 770 force_output (scm *p) ///((args . n))
 771 {
 772   int fd = 1;
 773   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 774   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 775   fflush (f);
 776 }
 777
 778 scm *
 779 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
 780 {
 781   scm *r;
 782   fprintf (f, "%s", sep);
 783   if (x->type == CHAR && x->value == char_nul.value) fprintf (f, "#\\%s", char_nul.name);
 784   else if (x->type == CHAR && x->value == char_backspace.value) fprintf (f, "#\\%s", char_backspace.name);
 785   else if (x->type == CHAR && x->value == char_tab.value) fprintf (f, "#\\%s", char_tab.name);
 786   else if (x->type == CHAR && x->value == char_newline.value) fprintf (f, "#\\%s", char_newline.name);
 787   else if (x->type == CHAR && x->value == char_vt.value) fprintf (f, "#\\%s", char_vt.name);
 788   else if (x->type == CHAR && x->value == char_page.value) fprintf (f, "#\\%s", char_page.name);
 789   else if (x->type == CHAR && x->value == char_return.value) fprintf (f, "#\\%s", char_return.name);
 790   else if (x->type == CHAR && x->value == char_space.value) fprintf (f, "#\\%s", char_space.name);
 791   else if (x->type == CHAR) fprintf (f, "#\\%c", x->value);
 792   else if (x->type == MACRO) {
 793     fprintf (f, "(*macro* ");
 794     display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
 795     fprintf (f, ")");
 796   }
 797   else if (x->type == NUMBER) fprintf (f, "%d", x->value);
 798   else if (x->type == PAIR) {
 799     if (car (x) == &scm_circular) {
 800       fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
 801       return &scm_unspecified;
 802     }
 803     if (car (x) == &scm_closure) {
 804       fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
 805       return &scm_unspecified;
 806     }
 807     if (car (x) == &scm_quote) {
 808       fprintf (f, "'");
 809       return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
 810     }
 811     if (!cont) fprintf (f, "(");
 812     display_ (f, car (x));
 813     if (cdr (x)->type == PAIR)
 814       display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
 815     else if (cdr (x) != &scm_nil) {
 816       fprintf (f, " . ");
 817       display_ (f, cdr (x));
 818     }
 819     if (!cont) fprintf (f, ")");
 820   }
 821   else if (x->type == VECTOR) {
 822     fprintf (f, "#(", x->length);
 823     for (int i = 0; i < x->length; i++) {
 824       if (x->vector[i].type == VECTOR
 825           || (x->vector[i].type == REF
 826               && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
 827         fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
 828       else
 829         display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
 830     }
 831     fprintf (f, ")");
 832   }
 833   else if (x->type == REF) display_helper (f, x->ref, cont, "", true);
 834   else if (builtin_p (x) == &scm_t) fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name);
 835   else if (x->type != PAIR && x->string) {
 836     scm *p = x->string;
 837     assert (p);
 838     while (p != &scm_nil) {
 839       assert (p->car->type == CHAR);
 840       fputc (p->car->value, f);
 841       p = p->cdr;
 842     }
 843   }
 844   else if (x->type != PAIR && x->name) fprintf (f, "%s", x->name);
 845
 846   return &scm_unspecified;
 847 }
 848
 849 // READ
 850
 851 int
 852 ungetchar (int c)
 853 {
 854   return ungetc (c, stdin);
 855 }
 856
 857 int
 858 peekchar ()
 859 {
 860   int c = getchar ();
 861   ungetchar (c);
 862   return c;
 863 }
 864
 865 scm *
 866 peek_char ()
 867 {
 868   return make_char (peekchar ());
 869 }
 870
 871 scm *
 872 read_char ()
 873 {
 874   return make_char (getchar ());
 875 }
 876
 877 scm *
 878 write_char (scm *x) ///((args . n))
 879 {
 880   scm *c = car (x);
 881   scm *p = cdr (x);
 882   int fd = 1;
 883   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
 884   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 885   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
 886   fputc (c->value, f);
 887   return c;
 888 }
 889
 890 scm *
 891 unget_char (scm *c)
 892 {
 893   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
 894   ungetchar (c->value);
 895   return c;
 896 }
 897
 898 int
 899 readcomment (int c)
 900 {
 901   if (c == '\n') return c;
 902   return readcomment (getchar ());
 903 }
 904
 905 int
 906 readblock (int c)
 907 {
 908   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
 909   return readblock (getchar ());
 910 }
 911
 912 scm *
 913 readword (int c, scm *w, scm *a)
 914 {
 915   if (c == EOF && w == &scm_nil) return &scm_nil;
 916   if (c == '\n' && w == &scm_nil) return readword (getchar (), w, a);
 917   if (c == '\n' && w->car->value == '.' && w->cdr == &scm_nil) return &scm_dot;
 918   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
 919   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
 920   if (c == '"' && w == &scm_nil) return readstring ();
 921   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 922   if (c == '(' && w == &scm_nil) return readlist (a);
 923   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 924   if (c == ')' && w == &scm_nil) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
 925   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 926   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (symbol_unquote_splicing.string, a),
 927                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
 928                                                                          &scm_nil));}
 929   if ((c == '\''
 930        || c == '`'
 931        || c == ',')
 932       && w == &scm_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
 933                                      cons (readword (getchar (), w, a),
 934                                            &scm_nil));}
 935   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == &scm_nil) {
 936     getchar ();
 937     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (symbol_unsyntax_splicing.string, a),
 938                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
 939                                                            &scm_nil));}
 940     return cons (lookup (symbol_unsyntax.string, a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
 941   }
 942   if (c == '#'
 943      && (peekchar () == '\''
 944          || peekchar () == '`')
 945       && w == &scm_nil) {return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (getchar ()), &scm_nil)), a),
 946                           cons (readword (getchar (), w, a),
 947                                 &scm_nil));}
 948   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
 949   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
 950   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
 951   if (c == '#' && w == &scm_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
 952   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
 953   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
 954   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), &scm_nil)), a);
 955 }
 956
 957 scm *
 958 read_hex ()
 959 {
 960   int n = 0;
 961   int c = peekchar ();
 962   while ((c >= '0' && c <= '9')
 963          || (c >= 'A' && c <= 'F')
 964          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
 965     n <<= 4;
 966     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
 967     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
 968     else n+= c - '0';
 969     getchar ();
 970     c = peekchar ();
 971   }
 972   return make_number (n);
 973 }
 974
 975 scm *
 976 read_character ()
 977 {
 978   int c = getchar ();
 979   if (c >= '0' && c <= '7'
 980       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
 981     c = c - '0';
 982     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
 983       c <<= 3;
 984       c += getchar () - '0';
 985     }
 986   }
 987   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
 988       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
 989     char buf[10];
 990     char *p = buf;
 991     *p++ = c;
 992     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
 993       *p++ = getchar ();
 994     }
 995     *p = 0;
 996     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
 997     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
 998     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
 999     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
1000     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
1001     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
1002     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
1003     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
1004     else {
1005       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
1006       assert (!"char not supported");
1007     }
1008   }
1009   return make_char (c);
1010 }
1011
1012 scm *
1013 append_char (scm *x, int i)
1014 {
1015   return append2 (x, cons (make_char (i), &scm_nil));
1016 }
1017
1018 scm *
1019 readstring ()
1020 {
1021   scm *p = &scm_nil;
1022   int c = getchar ();
1023   while (true) {
1024     if (c == '"') break;
1025     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1026     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1027     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1028     else p = append_char (p, c);
1029     c = getchar ();
1030   }
1031   return make_string (p);
1032 }
1033
1034 int
1035 eat_whitespace (int c)
1036 {
1037   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1038   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1039   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1040   return c;
1041 }
1042
1043 scm *
1044 readlist (scm *a)
1045 {
1046   int c = getchar ();
1047   c = eat_whitespace (c);
1048   if (c == ')') return &scm_nil;
1049   scm *w = readword (c, &scm_nil, a);
1050   if (w == &scm_dot)
1051     return car (readlist (a));
1052   return cons (w, readlist (a));
1053 }
1054
1055 scm *
1056 read_env (scm *a)
1057 {
1058   return readword (getchar (), &scm_nil, a);
1059 }
1060
1061 scm *
1062 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
1063 {
1064   return cons (cons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x), a);
1065 }
1066
1067 scm *
1068 mes_environment () ///((internal))
1069 {
1070   scm *a = &scm_nil;
1071
1072   #include "mes.symbols.i"
1073
1074 #if BOOT
1075   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1076   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1077 #endif
1078
1079 #include "string.environment.i"
1080 #include "math.environment.i"
1081 #include "lib.environment.i"
1082 #include "mes.environment.i"
1083 #include "define.environment.i"
1084 #include "type.environment.i"
1085
1086   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1087   return a;
1088 }
1089
1090 scm *
1091 make_lambda (scm *args, scm *body)
1092 {
1093   return cons (&scm_lambda, cons (args, body));
1094 }
1095
1096 scm *
1097 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1098 {
1099   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1100 }
1101
1102 scm *
1103 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1104 {
1105   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1106   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1107   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1108   return &scm_f;
1109 }
1110
1111 scm *
1112 read_file_env (scm *e, scm *a)
1113 {
1114   if (e == &scm_nil) return e;
1115   return cons (e, read_file_env (read_env (a), a));
1116 }
1117
1118 scm *
1119 load_file_env (scm *a)
1120 {
1121   return begin (read_file_env (read_env (a), a), a);
1122 }
1123
1124 #include "type.c"
1125 #include "define.c"
1126 #include "lib.c"
1127 #include "math.c"
1128 #include "quasiquote.c"
1129 #include "string.c"
1130
1131 int
1132 main (int argc, char *argv[])
1133 {
1134   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1135   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1136   scm *a = mes_environment ();
1137   display_ (stderr, load_file_env (a));
1138   fputs ("", stderr);
1139   return 0;
1140 }