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