core: Use 0.25% safety region.
[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_DIV = 400;
47 //int GC_SAFETY = ARENA_SIZE / 400;
48 int GC_SAFETY = 250;
49
50 typedef int SCM;
51 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
52 typedef SCM (*function0_t) (void);
53 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
54 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
55 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
56 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
57 struct function {
58   union {
59     function0_t function0;
60     function1_t function1;
61     function2_t function2;
62     function3_t function3;
63     functionn_t functionn;
64   } NYACC;
65   int arity;
66   char const *name;
67 };
68 struct scm {
69   enum type_t type;
70   union {
71     char const* name;
72     SCM string;
73     SCM car;
74     SCM ref;
75     int length;
76   } NYACC;
77   union {
78     int value;
79     int function;
80     SCM cdr;
81     SCM closure;
82     SCM continuation;
83     SCM macro;
84     SCM vector;
85     int hits;
86   } NYACC2;
87 };
88
89 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
90 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
91 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
92 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
93 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
94 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
95 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
96 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
97 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
98 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
99
100 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
101 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
102 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
103 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
104 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
105 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
106
107 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
108 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
109 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
110
111 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
112 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
113 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
114 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
115 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
116 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
117 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
118 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
119
120 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
121 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
122 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
123 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
124 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
125 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
126
127 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
128 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
129 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
130
131 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
132 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
133 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
134 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
135 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
136
137 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
138 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
139 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
140 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
141 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
142 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
143
144 //FIXED_PRIMITIVES
145 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
146 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
147 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
148 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
149
150 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
151 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
152 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
153 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
154 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
155 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
156 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
157 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
158 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
159 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
160 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
161 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
162 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
163
164 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
165 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
166
167 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
168
169
170 int g_free = 0;
171 struct scm *g_cells;
172 struct scm *g_news = 0;
173 SCM g_symbol_max;
174 bool g_debug = false;
175
176 #include "mes.symbols.h"
177
178 SCM tmp;
179 SCM tmp_num;
180 SCM tmp_num2;
181
182 struct function g_functions[200];
183 int g_function = 0;
184
185 SCM g_continuations = 0;
186 SCM g_symbols = 0;
187 SCM g_stack = 0;
188 SCM r0 = 0; // a/env
189 SCM r1 = 0; // param 1
190 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
191 SCM r3 = 0; // continuation
192
193 #include "gc.h"
194 #include "lib.h"
195 #include "math.h"
196 #include "mes.h"
197 #include "posix.h"
198 #include "reader.h"
199 #include "vector.h"
200
201 #define CAR(x) g_cells[x].car
202 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
203 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
204 #define HITS(x) g_cells[x].hits
205 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
206 #define NAME(x) g_cells[x].name
207 #define STRING(x) g_cells[x].string
208 #define TYPE(x) g_cells[x].type
209 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
210 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
211 #define REF(x) g_cells[x].ref
212 #define VALUE(x) g_cells[x].value
213 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
214 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
215
216 #define NTYPE(x) g_news[x].type
217
218 #define NCAR(x) g_news[x].car
219 #define NLENGTH(x) g_news[x].length
220
221 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
222 #define NVALUE(x) g_news[x].value
223 #define NVECTOR(x) g_news[x].vector
224
225
226 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
227 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
228 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
229 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
230 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
231 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
232 #define CDDDR(x) CDR (CDR (CDR (x)))
233 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
234
235 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
236 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
237 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
238 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
239 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
240
241 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
242 char const* itoa(int);
243
244 #define eputs(s) fputs(s, stderr)
245
246 SCM
247 tmp_num_ (int x)
248 {
249   g_cells[tmp_num].value = x;
250   return tmp_num;
251 }
252
253 SCM
254 tmp_num2_ (int x)
255 {
256   g_cells[tmp_num2].value = x;
257   return tmp_num2;
258 }
259
260 SCM
261 alloc (int n)
262 {
263   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
264   SCM x = g_free;
265   g_free += n;
266   return x;
267 }
268
269 SCM
270 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
271 {
272   SCM x = alloc (1);
273   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
274   TYPE (x) = VALUE (type);
275   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
276     if (car) CAR (x) = CAR (car);
277     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
278   } else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
279     if (car) CAR (x) = car;
280     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
281   } else {
282     CAR (x) = car;
283     CDR (x) = cdr;
284   }
285   return x;
286 }
287
288 SCM
289 make_symbol_ (SCM s)
290 {
291   g_cells[tmp_num].value = TSYMBOL;
292   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
293   g_symbols = cons (x, g_symbols);
294   return x;
295 }
296
297 SCM
298 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
299 {
300   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
301     assert (TYPE (car (a)) == TCHAR);
302     assert (TYPE (car (b)) == TCHAR);
303     a = cdr (a);
304     b = cdr (b);
305   }
306   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
307 }
308
309 SCM
310 lookup_symbol_ (SCM s)
311 {
312   SCM x = g_symbols;
313   while (x) {
314     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
315     x = cdr (x);
316   }
317   if (x) x = car (x);
318   if (!x) x = make_symbol_ (s);
319   return x;
320 }
321
322 SCM
323 type_ (SCM x)
324 {
325   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
326 }
327
328 SCM
329 car_ (SCM x)
330 {
331   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
332           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
333               || TYPE (CAR (x)) == TREF
334               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
335               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
336               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
337 }
338
339 SCM
340 cdr_ (SCM x)
341 {
342   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
343           || TYPE (CDR (x)) == TREF
344           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
345           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
346           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
347 }
348
349 SCM
350 arity_ (SCM x)
351 {
352   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
353   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
354 }
355
356 SCM
357 cons (SCM x, SCM y)
358 {
359   g_cells[tmp_num].value = TPAIR;
360   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
361 }
362
363 SCM
364 car (SCM x)
365 {
366   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
367   return CAR (x);
368 }
369
370 SCM
371 cdr (SCM x)
372 {
373   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
374   return CDR (x);
375 }
376
377 SCM
378 list (SCM x) ///((arity . n))
379 {
380   return x;
381 }
382
383 SCM
384 null_p (SCM x)
385 {
386   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
387 }
388
389 SCM
390 eq_p (SCM x, SCM y)
391 {
392   return (x == y
393           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
394                && STRING (x) == STRING (y)))
395           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
396               && VALUE (x) == VALUE (y))
397           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
398               && VALUE (x) == VALUE (y)))
399     ? cell_t : cell_f;
400 }
401
402 SCM
403 values (SCM x) ///((arity . n))
404 {
405   SCM v = cons (0, x);
406   TYPE (v) = TVALUES;
407   return v;
408 }
409
410 SCM
411 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
412 {
413   return cons (cons (key, value), alist);
414 }
415
416 // MIMI_MES lib.c?
417 SCM
418 length (SCM x)
419 {
420   int n = 0;
421   while (x != cell_nil)
422     {
423       n++;
424       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
425       x = cdr (x);
426     }
427   return MAKE_NUMBER (n);
428 }
429
430 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
431
432 SCM
433 error (SCM key, SCM x)
434 {
435   SCM throw;
436   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
437     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
438   display_error_ (key);
439   eputs (": ");
440   display_error_ (x);
441   eputs ("\n");
442   assert (!"error");
443 }
444
445 SCM
446 cstring_to_list (char const* s)
447 {
448   SCM p = cell_nil;
449   int i = strlen (s);
450   while (i--)
451     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
452   return p;
453 }
454
455 SCM
456 append2 (SCM x, SCM y)
457 {
458   if (x == cell_nil) return y;
459   assert (TYPE (x) == TPAIR);
460   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
461 }
462
463 SCM
464 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
465 {
466   if (x == cell_nil)
467     return a;
468   if (TYPE (x) != TPAIR)
469     return cons (cons (x, y), a);
470   return cons (cons (car (x), car (y)),
471                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
472 }
473
474 SCM
475 call (SCM fn, SCM x)
476 {
477   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
478       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
479     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
480   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
481       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
482     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
483   switch (FUNCTION (fn).arity)
484     {
485     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
486     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
487     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), CADR (x));
488     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), CADR (x), car (CDDR (x)));
489     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
490     }
491
492   return cell_unspecified;
493 }
494
495 SCM
496 assq (SCM x, SCM a)
497 {
498   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
499   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
500 }
501
502 SCM
503 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
504 {
505   x = assq (x, a);
506   if (x == cell_f) return cell_undefined;
507   return CDR (x);
508 }
509
510 SCM
511 set_car_x (SCM x, SCM e)
512 {
513   assert (TYPE (x) == TPAIR);
514   CAR (x) = e;
515   return cell_unspecified;
516 }
517
518 SCM
519 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
520 {
521   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
522   CDR (x) = e;
523   return cell_unspecified;
524 }
525
526 SCM assert_defined (SCM, SCM);
527
528 SCM
529 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
530 {
531   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
532   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
533   return set_cdr_x (p, e);
534 }
535
536 SCM
537 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
538 {
539   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
540   r1 = e;
541   r0 = cl;
542   return cell_unspecified;
543 }
544
545 SCM
546 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))xs
547 {
548   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
549 }
550
551 SCM
552 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
553 {
554   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
555   SCM m = assq_ref_env (x, a);
556   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
557   return cell_f;
558 }
559
560 SCM check_apply (SCM, SCM);
561 SCM check_formals (SCM, SCM, SCM);
562 SCM push_cc (SCM, SCM, SCM, SCM);
563 SCM gc_pop_frame ();
564 SCM gc_push_frame ();
565
566 SCM
567 eval_apply ()
568 {
569  eval_apply:
570   gc_check ();
571   switch (r3)
572     {
573     case cell_vm_evlis: goto evlis;
574     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
575     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
576     case cell_vm_apply: goto apply;
577     case cell_vm_apply2: goto apply2;
578     case cell_vm_eval: goto eval;
579 #if FIXED_PRIMITIVES
580     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
581     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
582     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
583     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
584 #endif
585     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
586     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
587     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
588     case cell_vm_eval2: goto eval2;
589     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
590     case cell_vm_begin: goto begin;
591     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
592     case cell_vm_begin2: goto begin2;
593     case cell_vm_if: goto vm_if;
594     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
595     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
596     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
597     case cell_vm_return: goto vm_return;
598     case cell_unspecified: return r1;
599     default:
600       assert (0);
601     }
602
603   SCM x = cell_nil;
604   SCM y = cell_nil;
605  evlis:
606   gc_check ();
607   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
608   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
609   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
610   goto eval;
611  evlis2:
612   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
613   goto evlis;
614  evlis3:
615   r1 = cons (r2, r1);
616   goto vm_return;
617
618  apply:
619   gc_check ();
620   switch (TYPE (car (r1)))
621     {
622     case TFUNCTION: {
623       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
624       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
625       goto vm_return;
626     }
627     case TCLOSURE:
628       {
629         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
630         SCM formals = CADR (cl);
631         SCM body = CDDR (cl);
632         SCM aa = CDAR (cl);
633         aa = cdr (aa);
634         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
635         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
636         call_lambda (body, p, aa, r0);
637         goto begin;
638       }
639       case TCONTINUATION:
640         {
641           x = r1;
642           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
643           gc_pop_frame ();
644           r1 = CADR (x);
645           goto eval_apply;
646         }
647     case TSPECIAL:
648       {
649         switch (car (r1))
650           {
651           case cell_vm_apply:
652             {
653               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
654               goto apply;
655             }
656           case cell_vm_eval:
657             {
658               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
659               goto eval;
660             }
661           case cell_call_with_current_continuation:
662             {
663               r1 = cdr (r1);
664               goto call_with_current_continuation;
665             }
666           default: check_apply (cell_f, car (r1));
667           }
668       }
669     case TSYMBOL:
670       {
671         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
672           {
673             r1 = cdr (r1);
674             goto call_with_values;
675           }
676         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
677           {
678             r1 = r0;
679             goto vm_return;
680           }
681         break;
682       }
683     case TPAIR:
684       {
685         switch (CAAR (r1))
686           {
687           case cell_symbol_lambda:
688             {
689               SCM formals = CADR (car (r1));
690               SCM body = CDDR (car (r1));
691               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
692               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
693               call_lambda (body, p, p, r0);
694               goto begin;
695             }
696           }
697       }
698     }
699   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
700   goto eval;
701  apply2:
702   check_apply (r1, car (r2));
703   r1 = cons (r1, cdr (r2));
704   goto apply;
705
706  eval:
707   gc_check ();
708   switch (TYPE (r1))
709     {
710     case TPAIR:
711       {
712         switch (car (r1))
713           {
714 #if FIXED_PRIMITIVES
715           case cell_symbol_car:
716             {
717               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
718             eval_car:
719               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
720             }
721           case cell_symbol_cdr:
722             {
723               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
724             eval_cdr:
725               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
726             }
727           case cell_symbol_cons: {
728             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
729             eval_cons:
730             x = r1;
731             gc_pop_frame ();
732             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
733             goto eval_apply;
734           }
735           case cell_symbol_null_p:
736             {
737               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
738               goto eval;
739             eval_null_p:
740               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
741             }
742 #endif // FIXED_PRIMITIVES
743           case cell_symbol_quote:
744             {
745               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
746             }
747           case cell_symbol_begin: goto begin;
748           case cell_symbol_lambda:
749             {
750               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
751               goto vm_return;
752             }
753           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
754           case cell_symbol_set_x:
755             {
756               push_cc (car (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
757               goto eval;
758             eval_set_x:
759               x = r2;
760               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
761               goto vm_return;
762             }
763           case cell_vm_macro_expand:
764             {
765               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
766               goto macro_expand;
767             }
768           default: {
769             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
770             goto macro_expand;
771             eval_macro:
772             x = r2;
773             if (r1 != r2)
774               {
775                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
776                   {
777                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
778                     set_car_x (r2, car (r1));
779                   }
780                 goto eval;
781               }
782             push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
783             eval_check_func:
784             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
785             eval2:
786             r1 = cons (car (r2), r1);
787             goto apply;
788           }
789           }
790       }
791     case TSYMBOL:
792       {
793         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
794         goto vm_return;
795       }
796     default: goto vm_return;
797     }
798
799   SCM macro;
800   SCM expanders;
801  macro_expand:
802   if (TYPE (r1) == TPAIR
803       && (macro = lookup_macro_ (car (r1), r0)) != cell_f)
804     {
805       r1 = cons (macro, CDR (r1));
806       goto apply;
807     }
808   else if (TYPE (r1) == TPAIR
809            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
810            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
811            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
812     {
813       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
814       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
815         {
816           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
817           goto apply;
818         }
819     }
820   goto vm_return;
821
822  begin:
823   x = cell_unspecified;
824   while (r1 != cell_nil) {
825     gc_check ();
826     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
827       {
828         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
829           r1 = append2 (CDAR (r1), cdr (r1));
830         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
831           {
832             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
833             goto apply;
834           begin_read_input_file:
835             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
836           }
837       }
838     if (CDR (r1) == cell_nil)
839       {
840         r1 = car (r1);
841         goto eval;
842       }
843     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
844     goto eval;
845   begin2:
846     x = r1;
847     r1 = CDR (r2);
848   }
849   r1 = x;
850   goto vm_return;
851
852  vm_if:
853   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
854   goto eval;
855  if_expr:
856   x = r1;
857   r1 = r2;
858   if (x != cell_f)
859     {
860       r1 = CADR (r1);
861       goto eval;
862     }
863   if (CDDR (r1) != cell_nil)
864     {
865       r1 = car (CDDR (r1));
866       goto eval;
867     }
868   r1 = cell_unspecified;
869   goto vm_return;
870
871  call_with_current_continuation:
872   gc_push_frame ();
873   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
874   gc_pop_frame ();
875   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
876   goto apply;
877  call_with_current_continuation2:
878   CONTINUATION (r2) = g_stack;
879   goto vm_return;
880
881  call_with_values:
882   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
883   goto apply;
884  call_with_values2:
885   if (TYPE (r1) == TVALUES)
886     r1 = CDR (r1);
887   r1 = cons (CADR (r2), r1);
888   goto apply;
889
890  vm_return:
891   x = r1;
892   gc_pop_frame ();
893   r1 = x;
894   goto eval_apply;
895 }
896
897 SCM
898 gc_peek_frame () ///((internal))
899 {
900   SCM frame = car (g_stack);
901   r1 = car (frame);
902   r2 = CADR (frame);
903   r3 = car (CDDR (frame));
904   r0 = CADR (CDDR (frame));
905   return frame;
906 }
907
908 SCM
909 gc_pop_frame () ///((internal))
910 {
911   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
912   g_stack = cdr (g_stack);
913   return frame;
914 }
915
916 SCM
917 gc_push_frame () ///((internal))
918 {
919   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
920   return g_stack = cons (frame, g_stack);
921 }
922
923 SCM
924 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
925 {
926   SCM x = r3;
927   r3 = c;
928   r2 = p2;
929   gc_push_frame ();
930   r1 = p1;
931   r0 = a;
932   r3 = x;
933   return cell_unspecified;
934 }
935
936 SCM
937 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
938 {
939   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
940   r3 = cell_vm_apply;
941   return eval_apply ();
942 }
943
944 void
945 make_tmps (struct scm* cells)
946 {
947   tmp = g_free++;
948   cells[tmp].type = TCHAR;
949   tmp_num = g_free++;
950   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
951   tmp_num2 = g_free++;
952   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
953 }
954
955 //\f Environment setup
956 SCM
957 gc_init_cells () ///((internal))
958 {
959   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(struct scm));
960   g_cells[0].type = TVECTOR;
961   g_cells[0].length = 1000;
962   g_cells[0].vector = 0;
963   g_cells++;
964   g_cells[0].type = TCHAR;
965   g_cells[0].value = 'c';
966 }
967
968 SCM
969 gc_init_news () ///((internal))
970 {
971   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
972   g_news[0].type = TVECTOR;
973   g_news[0].length = 1000;
974   g_news[0].vector = 0;
975   g_news++;
976   g_news[0].type = TCHAR;
977   g_news[0].value = 'n';
978 }
979
980 SCM
981 mes_symbols () ///((internal))
982 {
983   gc_init_cells ();
984   gc_init_news ();
985
986 #include "mes.symbols.i"
987
988   g_symbol_max = g_free;
989   make_tmps (g_cells);
990
991   g_symbols = 0;
992   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
993     g_symbols = cons (i, g_symbols);
994
995   SCM a = cell_nil;
996
997 #include "mes.symbol-names.i"
998
999   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1000   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1001
1002 #if BOOT
1003   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1004 #endif
1005   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1006   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1007   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1008   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1009   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1010   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1011
1012 #if __GNUC__
1013   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1014   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1015 #else
1016   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1017   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1018 #endif
1019
1020   a = acons (cell_closure, a, a);
1021
1022   return a;
1023 }
1024
1025 SCM
1026 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1027 {
1028 #include "mes.i"
1029
1030 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1031 #include "posix.i"
1032 #include "math.i"
1033 #include "lib.i"
1034 #include "vector.i"
1035 #include "gc.i"
1036 #include "reader.i"
1037
1038 #include "gc.environment.i"
1039 #include "lib.environment.i"
1040 #include "math.environment.i"
1041 #include "mes.environment.i"
1042 #include "posix.environment.i"
1043 #include "reader.environment.i"
1044 #include "vector.environment.i"
1045
1046   if (g_debug)
1047     {
1048       fputs ("functions: ", stderr);
1049       fputs (itoa (g_function), stderr);
1050       fputs ("\n", stderr);
1051       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1052         {
1053           fputs ("[", stderr);
1054           fputs (itoa (i), stderr);
1055           fputs ("]: ", stderr);
1056           fputs (g_functions[i].name, stderr);
1057           fputs ("\n", stderr);
1058         }
1059       fputs ("\n", stderr);
1060     }
1061
1062   return a;
1063 }
1064
1065 SCM
1066 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1067 {
1068   r0 = a;
1069   r1 = MAKE_CHAR (0);
1070   r2 = MAKE_CHAR (0);
1071   r3 = MAKE_CHAR (0);
1072   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1073   return r0;
1074 }
1075
1076 SCM
1077 mes_environment () ///((internal))
1078 {
1079   SCM a = mes_symbols ();
1080   return mes_g_stack (a);
1081 }
1082
1083 int g_stdin;
1084 #include "math.c"
1085 #include "posix.c"
1086 #include "lib.c"
1087 #include "reader.c"
1088 #include "gc.c"
1089 #include "vector.c"
1090
1091 int
1092 main (int argc, char *argv[])
1093 {
1094 #if __GNUC__
1095   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1096 #endif
1097   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1098   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1099   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1100   g_stdin = STDIN;
1101   r0 = mes_environment ();
1102
1103   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1104     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1105   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1106
1107   SCM lst = cell_nil;
1108   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1109   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1110
1111   if (g_debug) {eputs ("program: "); display_error_ (r2); eputs ("\n");}
1112   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1113   r3 = cell_vm_begin;
1114   r1 = eval_apply ();
1115   display_error_ (r1);
1116   fputs ("", stdout);
1117   gc (g_stack);
1118 #if __GNUC__
1119   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1120 #else
1121 #endif
1122   return 0;
1123 }