mes.c

   1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
   2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
   3  * Copyright © 2016 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   4  *
   5  * This file is part of Mes.
   6  *
   7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
  10  * your option) any later version.
  11  *
  12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #define _GNU_SOURCE
  22 #include <assert.h>
  23 #include <ctype.h>
  24 #include <limits.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <stdbool.h>
  29
  30 #define DEBUG 0
  31 #define QUASIQUOTE 1
  32 //#define QUASISYNTAX 0
  33
  34 #define GC 1
  35 #define MES_FULL 1
  36 #define MES_MINI 0 // 1 for gc-2a.test, gc-3.test
  37
  38 #if MES_FULL
  39 int ARENA_SIZE = 400000000; // need this much for scripts/mescc.mes
  40 //int ARENA_SIZE = 300000000; // need this much for tests/match.scm
  41 //int ARENA_SIZE = 30000000; // need this much for tests/record.scm
  42 //int ARENA_SIZE = 500000; // enough for tests/scm.test
  43 //int ARENA_SIZE = 60000; // enough for tests/base.test
  44 int GC_SAFETY = 10000;
  45 int GC_FREE = 20000;
  46 #else
  47 //int ARENA_SIZE = 500; // MINI
  48 int ARENA_SIZE = 4000; // MES_MINI, gc-3.test
  49 //int ARENA_SIZE = 10000; // gc-2a.test
  50 //int ARENA_SIZE = 18000; // gc-2.test -->KRAK
  51 //int ARENA_SIZE = 23000; // gc-2.test OK
  52 // int GC_SAFETY = 1000;
  53 // int GC_FREE = 1000;
  54 int GC_SAFETY = 10;
  55 int GC_FREE = 10;
  56 #endif
  57
  58 typedef long SCM;
  59 enum type_t {CHAR, FUNCTION, MACRO, NUMBER, PAIR, SPECIAL, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
  60 typedef SCM (*function0_t) (void);
  61 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
  62 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
  63 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
  64 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
  65 typedef struct function_t {
  66   union {
  67     function0_t function0;
  68     function1_t function1;
  69     function2_t function2;
  70     function3_t function3;
  71     functionn_t functionn;
  72   };
  73   int arity;
  74 } function;
  75 struct scm_t;
  76 typedef struct scm_t {
  77   enum type_t type;
  78   union {
  79     char const *name;
  80     SCM string;
  81     SCM car;
  82     SCM ref;
  83     int length;
  84   };
  85   union {
  86     int value;
  87     int function;
  88     SCM cdr;
  89     SCM macro;
  90     SCM vector;
  91     int hits;
  92   };
  93 } scm;
  94
  95 function functions[200];
  96 int g_function = 0;
  97
  98 #include "mes.symbols.h"
  99 #include "define.h"
 100 #include "lib.h"
 101 #include "math.h"
 102 #include "mes.h"
 103 #include "posix.h"
 104 #include "quasiquote.h"
 105 #include "string.h"
 106 #include "type.h"
 107
 108 SCM display_ (FILE* f, SCM x);
 109 SCM display_helper (FILE*, SCM , bool, char const*, bool);
 110
 111 SCM symbols = 0;
 112 SCM stack = 0;
 113 SCM r0 = 0; // a/env
 114 SCM r1 = 0; // param 1
 115 SCM r2 = 0; // param 2
 116 SCM r3 = 0; // param 3
 117
 118 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
 119 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
 120 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
 121 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
 122 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
 123 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
 124 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
 125 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
 126 #if BOOT
 127 scm scm_label = {
 128   SPECIAL, "label"};
 129 #endif
 130 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
 131
 132 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
 133 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
 134 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
 135 scm scm_symbol_define = {SYMBOL, "define"};
 136 scm scm_symbol_define_macro = {SYMBOL, "define-macro"};
 137 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
 138
 139 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
 140 scm scm_symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
 141 scm scm_symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
 142 scm scm_symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
 143
 144 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
 145 scm scm_symbol_expand_macro = {SYMBOL, "expand-macro"};
 146 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
 147 scm scm_symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
 148 scm scm_symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
 149 scm scm_symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
 150 scm scm_symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
 151 scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
 152
 153 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 154 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 155 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
 156
 157 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
 158 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
 159 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
 160 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
 161 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
 162 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
 163 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
 164 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
 165
 166 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
 167 scm *g_cells;
 168 scm *g_news = 0;
 169
 170 #define CAR(x) g_cells[x].car
 171 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
 172 #define HITS(x) g_cells[x].hits
 173 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
 174 #define NAME(x) g_cells[x].name
 175 #define STRING(x) g_cells[x].string
 176 #define TYPE(x) g_cells[x].type
 177 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
 178 #define REF(x) g_cells[x].ref
 179 #define VALUE(x) g_cells[x].value
 180 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
 181 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
 182 #define NCAR(x) g_news[x].car
 183 #define NTYPE(x) g_news[x].type
 184
 185 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 186 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
 187 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 188 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
 189 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
 190 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
 191
 192 SCM
 193 car (SCM x)
 194 {
 195   assert (TYPE (x) == PAIR);
 196   return CAR (x);
 197 }
 198
 199 SCM
 200 cdr (SCM x)
 201 {
 202   assert (TYPE (x) == PAIR);
 203   return CDR (x);
 204 }
 205
 206 SCM
 207 gc_alloc (int n)
 208 {
 209   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 210   SCM x = g_free.value;
 211   g_free.value += n;
 212   return x;
 213 }
 214
 215 SCM g_start;
 216 scm *
 217 gc_news ()
 218 {
 219   g_news = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 220   g_news[0].type = VECTOR;
 221   g_news[0].length = 1000;
 222   g_news[0].vector = 0;
 223   g_news++;
 224   g_news[0].type = CHAR;
 225   g_news[0].value = 'n';
 226   return g_news;
 227 }
 228
 229 SCM
 230 gc ()
 231 {
 232   fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
 233   g_free.value = 1;
 234   if (!g_news)
 235     gc_news ();
 236   for (int i=g_free.value; i<g_start; i++)
 237     gc_copy (i);
 238   symbols = gc_copy (symbols);
 239   SCM new = gc_copy (stack);
 240   fprintf (stderr, "new=%d, start=%d\n", new, stack);
 241   stack = new;
 242   return gc_loop (1);
 243 }
 244
 245 SCM
 246 gc_loop (SCM scan)
 247 {
 248   while (scan < g_free.value)
 249     {
 250       if (NTYPE (scan) == MACRO
 251           || NTYPE (scan) == PAIR
 252           || NTYPE (scan) == REF
 253           || scan == 1
 254           || ((NTYPE (scan) == SPECIAL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
 255               || (NTYPE (scan) == STRING && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)
 256               || (NTYPE (scan) == SYMBOL && TYPE (NCAR (scan)) == PAIR)))
 257         {
 258           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
 259           gc_relocate_car (scan, car);
 260         }
 261       if ((NTYPE (scan) == MACRO
 262            || NTYPE (scan) == PAIR
 263            || NTYPE (scan) == VALUES)
 264           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
 265         {
 266           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
 267           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
 268         }
 269       scan++;
 270     }
 271   return gc_flip ();
 272 }
 273
 274 SCM
 275 gc_copy (SCM old)
 276 {
 277   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
 278   SCM new = g_free.value++;
 279   g_news[new] = g_cells[old];
 280   if (NTYPE (new) == VECTOR)
 281     {
 282       g_news[new].vector = g_free.value;
 283       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
 284         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
 285     }
 286   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
 287   g_cells[old].car = new;
 288   return new;
 289 }
 290
 291 SCM
 292 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
 293 {
 294   g_news[new].car = car;
 295   return cell_unspecified;
 296 }
 297
 298 SCM
 299 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
 300 {
 301   g_news[new].cdr = cdr;
 302   return cell_unspecified;
 303 }
 304
 305 SCM
 306 gc_flip ()
 307 {
 308   scm *cells = g_cells;
 309   g_cells = g_news;
 310   g_news = cells;
 311   fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
 312   return stack;
 313 }
 314
 315 SCM
 316 gc_show ()
 317 {
 318   fprintf (stderr, "cells: ");
 319   scm *t = g_cells;
 320   display_ (stderr, -1);
 321   fprintf (stderr, "\n");
 322   if (g_news)
 323     {
 324       fprintf (stderr, "news: ");
 325       g_cells = g_news;
 326       display_ (stderr, -1);
 327       fprintf (stderr, "\n");
 328     }
 329   g_cells = t;
 330   return cell_unspecified;
 331 }
 332
 333 SCM tmp;
 334 SCM tmp_num;
 335 SCM tmp_num2;
 336 SCM tmp_num3;
 337 SCM tmp_num4;
 338
 339 SCM
 340 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 341 {
 342   SCM x = gc_alloc (1);
 343   assert (TYPE (type) == NUMBER);
 344   TYPE (x) = VALUE (type);
 345   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
 346     if (car) CAR (x) = CAR (car);
 347     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 348   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
 349     if (car) CAR (x) = car;
 350     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 351   } else {
 352     CAR (x) = car;
 353     CDR (x) = cdr;
 354   }
 355   return x;
 356 }
 357
 358 SCM
 359 cons (SCM x, SCM y)
 360 {
 361   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
 362   return make_cell (tmp_num, x, y);
 363 }
 364
 365 SCM
 366 eq_p (SCM x, SCM y)
 367 {
 368   return (x == y
 369           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
 370               && VALUE (x) == VALUE (y))
 371           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
 372               && VALUE (x) == VALUE (y)))
 373     ? cell_t : cell_f;
 374 }
 375
 376 SCM
 377 set_car_x (SCM x, SCM e)
 378 {
 379   assert (TYPE (x) == PAIR);
 380   CAR (x) = e;
 381   return cell_unspecified;
 382 }
 383
 384 SCM
 385 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
 386 {
 387   assert (TYPE (x) == PAIR);
 388   cache_invalidate (cdr (x));
 389   CDR (x) = e;
 390   return cell_unspecified;
 391 }
 392
 393 SCM
 394 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
 395 {
 396   cache_invalidate (x);
 397   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
 398   return set_cdr_x (p, e);
 399 }
 400
 401 SCM
 402 quote (SCM x)
 403 {
 404   return cons (cell_symbol_quote, x);
 405 }
 406
 407 SCM
 408 quasiquote (SCM x)
 409 {
 410   return cons (cell_symbol_quasiquote, x);
 411 }
 412
 413 SCM
 414 quasisyntax (SCM x)
 415 {
 416   return cons (cell_symbol_quasisyntax, x);
 417 }
 418
 419 SCM
 420 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
 421 {
 422   if (x == cell_nil)
 423     return a;
 424   if (pair_p (x) == cell_f)
 425     return cons (cons (x, y), a);
 426   return cons (cons (car (x), car (y)),
 427                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 428 }
 429
 430 SCM
 431 assq (SCM x, SCM a)
 432 {
 433   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
 434     {
 435       if (TYPE (a) == BROKEN_HEART || TYPE (CAR (a)) == BROKEN_HEART)
 436         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
 437       a = CDR (a);
 438     }
 439   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
 440 }
 441
 442 #define ENV_CACHE 1
 443 #define CACHE_SIZE 30
 444 #define ENV_HEAD 15
 445
 446 #if !ENV_CACHE
 447 SCM
 448 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 449 {
 450   x = assq (x, a);
 451   if (x == cell_f) return cell_undefined;
 452   return cdr (x);
 453 }
 454 SCM cache_invalidate (SCM x){}
 455 SCM cache_invalidate_range (SCM p,SCM a){}
 456 SCM cache_save (SCM p){}
 457 SCM cache_lookup (SCM x){}
 458
 459 #else // ENV_CACHE
 460
 461 SCM env_cache_cars[CACHE_SIZE];
 462 SCM env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
 463 int cache_threshold = 0;
 464 SCM
 465 cache_save (SCM p)
 466 {
 467   int n = g_cells[car (p)].hits;
 468   if (n < cache_threshold) return cell_unspecified;
 469   int j = -1;
 470   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 471     if (!env_cache_cars[i]) {
 472       j = i;
 473       break;
 474     }
 475     if (env_cache_cars[i] == car (p)) return cell_unspecified;
 476     if (n > g_cells[env_cache_cars[i]].hits) {
 477       n = g_cells[env_cache_cars[i]].hits;
 478       j = i;
 479     }
 480   }
 481   if (j >= 0) {
 482     cache_threshold = g_cells[car (p)].hits;
 483     env_cache_cars[j] = car (p);
 484     env_cache_cdrs[j] = cdr (p);
 485   }
 486   return cell_unspecified;
 487 }
 488
 489 SCM
 490 cache_lookup (SCM x)
 491 {
 492   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 493     if (!env_cache_cars[i]) break;
 494     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
 495   }
 496   return cell_undefined;
 497 }
 498
 499 SCM
 500 cache_invalidate (SCM x)
 501 {
 502   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
 503     if (env_cache_cars[i] == x) {
 504       env_cache_cars[i] = 0;
 505       break;
 506     }
 507   }
 508   return cell_unspecified;
 509 }
 510
 511 SCM
 512 cache_invalidate_range (SCM p, SCM a)
 513 {
 514   do {
 515     cache_invalidate (caar (p));
 516     p = cdr (p);
 517   } while (p != a);
 518   return cell_unspecified;
 519 }
 520
 521 SCM
 522 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 523 {
 524   g_cells[x].hits++;
 525   SCM c = cache_lookup (x);
 526   if (c != cell_undefined) return c;
 527   int i = 0;
 528   while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) {i++;a = cdr (a);}
 529   if (a == cell_nil) return cell_undefined;
 530   if (i>ENV_HEAD) cache_save (car (a));
 531   return cdar (a);
 532 }
 533 #endif // ENV_CACHE
 534
 535 SCM
 536 assert_defined (SCM x, SCM e)
 537 {
 538   if (e == cell_undefined)
 539     {
 540       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
 541       display_ (stderr, x);
 542       fprintf (stderr, "\n");
 543       assert (!"unbound variable");
 544     }
 545   return e;
 546 }
 547
 548 SCM
 549 gc_frame (SCM stack)
 550 {
 551   SCM frame = car (stack);
 552   r1 = car (frame);
 553   r2 = cadr (frame);
 554   r3 = caddr (frame);
 555   r0 = cadddr (frame);
 556   return frame;
 557 }
 558
 559 SCM
 560 gc_stack (SCM a)
 561 {
 562   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 563   stack = cons (frame, stack);
 564   stack = gc (stack);
 565   gc_frame (stack);
 566   stack = cdr (stack);
 567   return stack;
 568 }
 569
 570 SCM
 571 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
 572 {
 573   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 574   stack = cons (frame, stack);
 575   r1 = p1;
 576   r2 = p2;
 577   r0 = a;
 578   if (f == vm_if_env && g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
 579     {
 580       cache_invalidate_range (r0, cell_nil);
 581       gc_stack (stack);
 582       frame = car (stack);
 583     }
 584
 585   SCM r = f ();
 586   frame = gc_frame (stack);
 587   stack = cdr (stack);
 588   return r;
 589 }
 590
 591 SCM
 592 evlis_env (SCM m, SCM a)
 593 {
 594   return vm_call (vm_evlis_env, m, cell_undefined, a);
 595 }
 596
 597 SCM
 598 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
 599 {
 600   return vm_call (vm_apply_env, fn, x, a);
 601 }
 602
 603 SCM
 604 eval_env (SCM e, SCM a)
 605 {
 606   return vm_call (vm_eval_env, e, cell_undefined, a);
 607 }
 608
 609 SCM
 610 expand_macro_env (SCM e, SCM a)
 611 {
 612   return vm_call (vm_expand_macro_env, e, cell_undefined, a);
 613 }
 614
 615 SCM
 616 begin_env (SCM e, SCM a)
 617 {
 618   return vm_call (vm_begin_env, e, cell_undefined, a);
 619 }
 620
 621 SCM
 622 if_env (SCM e, SCM a)
 623 {
 624   return vm_call (vm_if_env, e, cell_undefined, a);
 625 }
 626
 627 SCM
 628 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
 629 {
 630   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
 631   r1 = e;
 632   r0 = cl;
 633   r2 = a;
 634   r3 = aa;
 635   cache_invalidate_range (r0, CDR (r3));
 636   SCM r = vm_call_lambda ();
 637   cache_invalidate_range (r0, CDR (r3));
 638   return r;
 639 }
 640
 641 SCM
 642 vm_evlis_env ()
 643 {
 644   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
 645   if (TYPE (r1) != PAIR) return eval_env (r1, r0);
 646   r2 = eval_env (car (r1), r0);
 647   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
 648   return cons (r2, r1);
 649 }
 650
 651 SCM
 652 vm_call_lambda ()
 653 {
 654   return vm_call (vm_begin_env, r1, cell_undefined, r0);
 655 }
 656
 657 SCM
 658 vm_apply_env ()
 659 {
 660   if (TYPE (r1) != PAIR)
 661     {
 662       if (TYPE (r1) == FUNCTION) return call (r1, r2);
 663       if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
 664         return call_with_values_env (car (r2), cadr (r2), r0);
 665       if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
 666     }
 667   else if (car (r1) == cell_symbol_lambda) {
 668     SCM args = cadr (r1);
 669     SCM body = cddr (r1);
 670     SCM p = pairlis (args, r2, r0);
 671     return call_lambda (body, p, p, r0);
 672     // r2 = p;
 673     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
 674     // SCM r = begin_env (cddr (r1), cons (cons (cell_closure, p), p));
 675     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r0].cdr);
 676     // return r;
 677   }
 678   else if (car (r1) == cell_closure) {
 679     SCM args = caddr (r1);
 680     SCM body = cdddr (r1);
 681     SCM aa = cdadr (r1);
 682     aa = cdr (aa);
 683     SCM p = pairlis (args, r2, aa);
 684     return call_lambda (body, p, aa, r0);
 685     // r2 = p;
 686     // r3 = aa;
 687     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
 688     // SCM r = begin_env (body, cons (cons (cell_closure, p), p));
 689     // cache_invalidate_range (r2, g_cells[r3].cdr);
 690     // return r;
 691   }
 692 #if BOOT
 693   else if (car (r1) == cell_symbol_label)
 694     return apply_env (caddr (r1), r2, cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0));
 695 #endif
 696   SCM e = eval_env (r1, r0);
 697   char const* type = 0;
 698   if (e == cell_f || e == cell_t) type = "bool";
 699   if (TYPE (e) == CHAR) type = "char";
 700   if (TYPE (e) == NUMBER) type = "number";
 701   if (TYPE (e) == STRING) type = "string";
 702   if (e == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
 703   if (e == cell_undefined) type =  "*undefined*";
 704   if (type)
 705     {
 706       fprintf (stderr, "cannot apply: %s: ", type);
 707       display_ (stderr, e);
 708       fprintf (stderr, " [");
 709       display_ (stderr, r1);
 710       fprintf (stderr, "]\n");
 711       assert (!"cannot apply");
 712     }
 713   return apply_env (e, r2, r0);
 714 }
 715
 716 SCM cstring_to_list (char const* s);
 717
 718 SCM
 719 vm_eval_env ()
 720 {
 721   switch (TYPE (r1))
 722     {
 723     case PAIR:
 724       {
 725         if (car (r1) == cell_symbol_quote)
 726           return cadr (r1);
 727 #if QUASISYNTAX
 728         if (car (r1) == cell_symbol_syntax)
 729           return r1;
 730 #endif
 731         if (car (r1) == cell_symbol_begin)
 732           return begin_env (r1, r0);
 733         if (car (r1) == cell_symbol_lambda)
 734           return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
 735         if (car (r1) == cell_closure)
 736           return r1;
 737         if (car (r1) == cell_symbol_if)
 738           return if_env (cdr (r1), r0);
 739 #if !BOOT
 740         if (car (r1) == cell_symbol_define)
 741           return define_env (r1, r0);
 742         if (car (r1) == cell_symbol_define_macro)
 743           return define_env (r1, r0);
 744         if (car (r1) == cell_symbol_primitive_load)
 745           return load_env (r0);
 746 #else
 747         if (car (r1) == cell_symbol_define) {
 748         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
 749         display_ (stderr,
 750                   TYPE (cadr (r1)) == SYMBOL
 751                   ? STRING (cadr (r1))
 752                   : STRING (caadr (r1)));
 753         fprintf (stderr, "\n");
 754       }
 755       assert (car (r1) != cell_symbol_define);
 756       assert (car (r1) != cell_symbol_define_macro);
 757 #endif
 758 #if 1 //!BOOT
 759       if (car (r1) == cell_symbol_set_x)
 760         return set_env_x (cadr (r1), eval_env (caddr (r1), r0), r0);
 761 #else
 762       assert (car (r1) != cell_symbol_set_x);
 763 #endif
 764 #if QUASIQUOTE
 765       if (car (r1) == cell_symbol_unquote)
 766         return eval_env (cadr (r1), r0);
 767       if (car (r1) == cell_symbol_quasiquote)
 768         return eval_quasiquote (cadr (r1), add_unquoters (r0));
 769 #endif //QUASIQUOTE
 770 #if QUASISYNTAX
 771       if (car (r1) == cell_symbol_unsyntax)
 772         return eval_env (cadr (r1), r0);
 773       if (car (r1) == cell_symbol_quasisyntax)
 774         return eval_quasisyntax (cadr (r1), add_unsyntaxers (r0));
 775 #endif //QUASISYNTAX
 776       SCM x = expand_macro_env (r1, r0);
 777       if (x != r1)
 778           return eval_env (x, r0);
 779       SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 780       return apply_env (car (r1), m, r0);
 781       }
 782     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
 783     default: return r1;
 784     }
 785 }
 786
 787 SCM
 788 vm_expand_macro_env ()
 789 {
 790   if (TYPE (CAR (r1)) == STRING && string_to_symbol (CAR (r1)) == cell_symbol_noexpand)
 791     return cadr (r1);
 792
 793   SCM macro;
 794   SCM expanders;
 795   if (TYPE (r1) == PAIR
 796       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
 797     return apply_env (macro, CDR (r1), r0);
 798   else if (TYPE (r1) == PAIR
 799            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
 800            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
 801            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
 802     {
 803       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_expand_macro, r0);
 804       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
 805         r1 = apply_env (sc_expand, cons (r1, cell_nil), r0);
 806     }
 807   return r1;
 808 }
 809
 810 SCM
 811 vm_begin_env ()
 812 {
 813   SCM r = cell_unspecified;
 814   while (r1 != cell_nil) {
 815     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR && caar (r1) == cell_symbol_begin)
 816       r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
 817     r = eval_env (car (r1), r0);
 818     r1 = CDR (r1);
 819   }
 820   return r;
 821 }
 822
 823 SCM
 824 vm_if_env ()
 825 {
 826   SCM x = eval_env (car (r1), r0);
 827   if (x != cell_f)
 828     return eval_env (cadr (r1), r0);
 829   if (cddr (r1) != cell_nil)
 830     return eval_env (caddr (r1), r0);
 831   return cell_unspecified;
 832 }
 833
 834 SCM
 835 call (SCM fn, SCM x)
 836 {
 837   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 838       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
 839     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
 840   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 841       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
 842     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
 843   switch (FUNCTION (fn).arity)
 844     {
 845     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
 846     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
 847     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
 848     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
 849     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
 850     }
 851   return cell_unspecified;
 852 }
 853
 854 SCM
 855 append2 (SCM x, SCM y)
 856 {
 857   if (x == cell_nil) return y;
 858   assert (TYPE (x) == PAIR);
 859   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 860 }
 861
 862 SCM
 863 append (SCM x) ///((arity . n))
 864  {
 865   if (x == cell_nil) return cell_nil;
 866   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 867  }
 868
 869 SCM
 870 make_char (int x)
 871 {
 872   g_cells[tmp_num].value = CHAR;
 873   g_cells[tmp_num2].value = x;
 874   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 875 }
 876
 877 SCM
 878 make_function (SCM name, SCM id, SCM arity)
 879 {
 880   g_cells[tmp_num3].value = FUNCTION;
 881   // function fun_read_byte = {.function0=&read_byte, .arity=0};
 882   // scm scm_read_byte = {FUNCTION, .name="read-int", .function=&fun_read_byte};
 883   // SCM cell_read_byte = 93;
 884   function *f = (function*)malloc (sizeof (function));
 885   f->arity = VALUE (arity);
 886   g_cells[tmp_num4].value = (long)f;
 887   return make_cell (tmp_num3, name, tmp_num4);
 888 }
 889
 890 SCM
 891 make_macro (SCM name, SCM x)
 892 {
 893   g_cells[tmp_num].value = MACRO;
 894   return make_cell (tmp_num, STRING (name), x);
 895 }
 896
 897 SCM
 898 make_number (int x)
 899 {
 900   g_cells[tmp_num].value = NUMBER;
 901   g_cells[tmp_num2].value = x;
 902   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 903 }
 904
 905 SCM
 906 make_ref (SCM x)
 907 {
 908   g_cells[tmp_num].value = REF;
 909   return make_cell (tmp_num, x, x);
 910 }
 911
 912 SCM
 913 make_string (SCM x)
 914 {
 915   g_cells[tmp_num].value = STRING;
 916   return make_cell (tmp_num, x, 0);
 917 }
 918
 919 SCM
 920 cstring_to_list (char const* s)
 921 {
 922   SCM p = cell_nil;
 923   int i = strlen (s);
 924   while (i--)
 925     p = cons (make_char (s[i]), p);
 926   return p;
 927 }
 928
 929 SCM
 930 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b)
 931 {
 932   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
 933     assert (TYPE (car (a)) == CHAR);
 934     assert (TYPE (car (b)) == CHAR);
 935     a = cdr (a);
 936     b = cdr (b);
 937   }
 938   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
 939 }
 940
 941 SCM
 942 internal_lookup_symbol (SCM s)
 943 {
 944   SCM x = symbols;
 945   while (x) {
 946     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
 947     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
 948     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
 949     // #\etx.
 950     SCM p = STRING (car (x));
 951     if (p < 0 || p >= g_free.value || TYPE (p) != PAIR)
 952       STRING (car (x)) = cstring_to_list (NAME (car (x)));
 953     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
 954     x = cdr (x);
 955   }
 956   if (x) x = car (x);
 957   return x;
 958 }
 959
 960 SCM
 961 internal_make_symbol (SCM s)
 962 {
 963   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
 964   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
 965   symbols = cons (x, symbols);
 966   return x;
 967 }
 968
 969 SCM
 970 make_symbol (SCM s)
 971 {
 972   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
 973   return x ? x : internal_make_symbol (s);
 974 }
 975
 976 SCM
 977 make_vector (SCM n)
 978 {
 979   int k = VALUE (n);
 980   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
 981   SCM v = gc_alloc (k);
 982   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
 983   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
 984   return x;
 985 }
 986
 987 SCM
 988 values (SCM x) ///((arity . n))
 989 {
 990   SCM v = cons (0, x);
 991   TYPE (v) = VALUES;
 992   return v;
 993 }
 994
 995 SCM
 996 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
 997 {
 998   SCM v = apply_env (producer, cell_nil, a);
 999   if (TYPE (v) == VALUES)
1000     v = CDR (v);
1001   return apply_env (consumer, v, a);
1002 }
1003
1004 SCM
1005 vector_length (SCM x)
1006 {
1007   assert (TYPE (x) == VECTOR);
1008   return make_number (LENGTH (x));
1009 }
1010
1011 SCM
1012 vector_ref (SCM x, SCM i)
1013 {
1014   assert (TYPE (x) == VECTOR);
1015   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
1016   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
1017   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
1018   if (TYPE (e) == CHAR) e = make_char (VALUE (e));
1019   if (TYPE (e) == NUMBER) e = make_number (VALUE (e));
1020   return e;
1021 }
1022
1023 SCM
1024 vector_entry (SCM x) {
1025   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = make_ref (x);
1026   return x;
1027 }
1028
1029 SCM
1030 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
1031 {
1032   assert (TYPE (x) == VECTOR);
1033   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
1034   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
1035   return cell_unspecified;
1036 }
1037
1038 SCM
1039 lookup (SCM s, SCM a)
1040 {
1041   if (isdigit (VALUE (car (s))) || (VALUE (car (s)) == '-' && cdr (s) != cell_nil)) {
1042     SCM p = s;
1043     int sign = 1;
1044     if (VALUE (car (s)) == '-') {
1045       sign = -1;
1046       p = cdr (s);
1047     }
1048     int n = 0;
1049     while (p != cell_nil && isdigit (VALUE (car (p)))) {
1050       n *= 10;
1051       n += VALUE (car (p)) - '0';
1052       p = cdr (p);
1053     }
1054     if (p == cell_nil) return make_number (n * sign);
1055   }
1056
1057   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
1058   if (x) return x;
1059
1060   if (cdr (s) == cell_nil) {
1061     if (VALUE (car (s)) == '\'') return cell_symbol_quote;
1062     if (VALUE (car (s)) == '`') return cell_symbol_quasiquote;
1063     if (VALUE (car (s)) == ',') return cell_symbol_unquote;
1064   }
1065   else if (cddr (s) == cell_nil) {
1066     if (VALUE (car (s)) == ',' && VALUE (cadr (s)) == '@') return cell_symbol_unquote_splicing;
1067     if (VALUE (car (s)) == '#' && VALUE (cadr (s)) == '\'') return cell_symbol_syntax;
1068     if (VALUE (car (s)) == '#' && VALUE (cadr (s)) == '`') return cell_symbol_quasisyntax;
1069     if (VALUE (car (s)) == '#' && VALUE (cadr (s)) == ',') return cell_symbol_unsyntax;
1070   }
1071   else if (cdddr (s) == cell_nil) {
1072     if (VALUE (car (s)) == '#' && VALUE (cadr (s)) == ',' && VALUE (caddr (s)) == '@') return cell_symbol_unsyntax_splicing;
1073         if (VALUE (car (s)) == 'E' && VALUE (cadr (s)) == 'O' && VALUE (caddr (s)) == 'F') {
1074       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
1075       return cell_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
1076     }
1077   }
1078
1079   return internal_make_symbol (s);
1080 }
1081
1082 SCM
1083 lookup_char (int c, SCM a)
1084 {
1085   return lookup (cons (make_char (c), cell_nil), a);
1086 }
1087
1088 SCM
1089 list_to_vector (SCM x)
1090 {
1091   g_cells[tmp_num].value = VALUE (length (x));
1092   SCM v = make_vector (tmp_num);
1093   SCM p = VECTOR (v);
1094   while (x != cell_nil)
1095     {
1096       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
1097       x = cdr (x);
1098     }
1099   return v;
1100 }
1101
1102 SCM
1103 force_output (SCM p) ///((arity . n))
1104 {
1105   int fd = 1;
1106   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = VALUE (car (p));
1107   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1108   fflush (f);
1109 }
1110
1111 SCM
1112 display_ (FILE* f, SCM x)
1113 {
1114   return display_helper (f, x, false, "", false);
1115 }
1116
1117 SCM
1118 display (SCM x) ///((arity . n))
1119 {
1120   SCM e = car (x);
1121   SCM p = cdr (x);
1122   int fd = 1;
1123   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = HITS (car (p));
1124   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1125   return display_helper (f, e, false, "", false);
1126 }
1127
1128 SCM
1129 newline (SCM p) ///((arity . n))
1130 {
1131   int fd = 1;
1132   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = VALUE (car (p));
1133   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1134   fputs ("\n", f);
1135   return cell_unspecified;
1136 }
1137
1138 SCM
1139 display_helper (FILE* f, SCM x, bool cont, char const *sep, bool quote)
1140 {
1141   SCM r;
1142   fprintf (f, "%s", sep);
1143   switch (TYPE (x))
1144     {
1145     case CHAR:
1146       {
1147         char const *name = 0;
1148         if (VALUE (x) == char_nul.value) name = char_nul.name;
1149         else if (VALUE (x) == char_backspace.value) name = char_backspace.name;
1150         else if (VALUE (x) == char_tab.value) name = char_tab.name;
1151         else if (VALUE (x) == char_newline.value) name = char_newline.name;
1152         else if (VALUE (x) == char_vt.value) name = char_vt.name;
1153         else if (VALUE (x) == char_page.value) name = char_page.name;
1154         else if (VALUE (x) == char_return.value) name = char_return.name;
1155         else if (VALUE (x) == char_space.value) name = char_space.name;
1156         if (name) fprintf (f, "#\\%s", name);
1157         else fprintf (f, "#\\%c", VALUE (x));
1158         break;
1159       }
1160     case MACRO:
1161       fprintf (f, "(*macro* ");
1162       display_helper (f, g_cells[x].macro, cont, sep, quote);
1163       fprintf (f, ")");
1164       break;
1165     case NUMBER: fprintf (f, "%d", VALUE (x)); break;
1166     case PAIR:
1167       {
1168         if (car (x) == cell_circular) {
1169           fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
1170           return cell_unspecified;
1171         }
1172         if (car (x) == cell_closure) {
1173           fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
1174           return cell_unspecified;
1175         }
1176         if (car (x) == cell_symbol_quote) {
1177           fprintf (f, "'");
1178           return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
1179         }
1180         if (!cont) fprintf (f, "(");
1181         display_ (f, car (x));
1182         if (cdr (x) && TYPE (cdr (x)) == PAIR)
1183           display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
1184         else if (cdr (x) != cell_nil) {
1185           fprintf (f, " . ");
1186           display_ (f, cdr (x));
1187         }
1188         if (!cont) fprintf (f, ")");
1189         break;
1190       }
1191     case VECTOR:
1192       {
1193         fprintf (f, "#(");
1194         for (int i = 0; i < LENGTH (x); i++) {
1195           if (TYPE (VECTOR (x)+i) == VECTOR
1196               || (TYPE (VECTOR (x)+i) == REF
1197                   && TYPE (REF (VECTOR (x)+i)) == VECTOR))
1198             fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
1199           else
1200             display_helper (f,VECTOR (x)+i, false, i ? " " : "", false);
1201         }
1202         fprintf (f, ")");
1203         break;
1204       }
1205     case REF: display_helper (f, g_cells[x].ref, cont, "", true); break;
1206     case FUNCTION:
1207       {
1208         fprintf (f, "#<procedure ");
1209         SCM p = STRING (x);
1210         if (p < 0 || p >= g_free.value || TYPE (p) != PAIR)
1211           fprintf (f, "%s", NAME (x));
1212         else
1213           display_ (f, STRING (x));
1214         fprintf (f, ">");
1215         break;
1216       }
1217     case BROKEN_HEART: fprintf (f, "<3"); break;
1218     default:
1219       if (STRING (x))
1220         {
1221           SCM p = STRING (x);
1222           assert (p);
1223           while (p != cell_nil) {
1224             assert (TYPE (car (p)) == CHAR);
1225             fputc (VALUE (car (p)), f);
1226             p = cdr (p);
1227           }
1228         }
1229       else if (TYPE (x) != PAIR && NAME (x)) fprintf (f, "%s", NAME (x));
1230     }
1231   return cell_unspecified;
1232 }
1233
1234 // READ
1235
1236 FILE *g_stdin;
1237 int
1238 getchar ()
1239 {
1240   return getc (g_stdin);
1241 }
1242
1243 int
1244 ungetchar (int c)
1245 {
1246   return ungetc (c, g_stdin);
1247 }
1248
1249 int
1250 peekchar ()
1251 {
1252   int c = getchar ();
1253   ungetchar (c);
1254   return c;
1255 }
1256
1257 SCM
1258 peek_char ()
1259 {
1260   return make_char (peekchar ());
1261 }
1262
1263 SCM
1264 read_char ()
1265 {
1266   return make_char (getchar ());
1267 }
1268
1269 SCM
1270 write_char (SCM x) ///((arity . n))
1271 {
1272   SCM c = car (x);
1273   SCM p = cdr (x);
1274   int fd = 1;
1275   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = VALUE (car (p));
1276   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
1277   assert (TYPE (c) == NUMBER || TYPE (c) == CHAR);
1278   fputc (VALUE (c), f);
1279   return c;
1280 }
1281
1282 SCM
1283 unget_char (SCM c)
1284 {
1285   assert (TYPE (c) == NUMBER || TYPE (c) == CHAR);
1286   ungetchar (VALUE (c));
1287   return c;
1288 }
1289
1290 SCM
1291 symbol_to_list (SCM x)
1292 {
1293   assert (TYPE (x) == SYMBOL);
1294   return STRING (x);
1295 }
1296
1297 int
1298 readcomment (int c)
1299 {
1300   if (c == '\n') return c;
1301   return readcomment (getchar ());
1302 }
1303
1304 int
1305 readblock (int c)
1306 {
1307   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
1308   return readblock (getchar ());
1309 }
1310
1311 SCM
1312 readword (int c, SCM w, SCM a)
1313 {
1314   if (c == EOF && w == cell_nil) return cell_nil;
1315   if (c == '\n' && w == cell_nil) return readword (getchar (), w, a);
1316   if (c == '\n' && VALUE (car (w)) == '.' && cdr (w) == cell_nil) return cell_dot;
1317   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
1318   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
1319   if (c == '"' && w == cell_nil) return readstring ();
1320   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1321   if (c == '(' && w == cell_nil) return readlist (a);
1322   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1323   if (c == ')' && w == cell_nil) {ungetchar (c); return cell_nil;}
1324   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1325   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (STRING (cell_symbol_unquote_splicing), a),
1326                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
1327                                                                          cell_nil));}
1328   if ((c == '\''
1329        || c == '`'
1330        || c == ',')
1331       && w == cell_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
1332                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1333                                            cell_nil));}
1334   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == cell_nil) {
1335     getchar ();
1336     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (STRING (cell_symbol_unsyntax_splicing), a),
1337                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
1338                                                            cell_nil));}
1339     return cons (lookup (STRING (cell_symbol_unsyntax), a), cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));
1340   }
1341   if (c == '#' && (peekchar () == '\'' || peekchar () == '`') && w == cell_nil) {
1342     c = getchar ();
1343     return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (c), cell_nil)), a),
1344                  cons (readword (getchar (), w, a), cell_nil));}
1345   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
1346   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
1347   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
1348   if (c == '#' && w == cell_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
1349   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
1350   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
1351   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), cell_nil)), a);
1352 }
1353
1354 SCM
1355 read_hex ()
1356 {
1357   int n = 0;
1358   int c = peekchar ();
1359   while ((c >= '0' && c <= '9')
1360          || (c >= 'A' && c <= 'F')
1361          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
1362     n <<= 4;
1363     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
1364     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
1365     else n+= c - '0';
1366     getchar ();
1367     c = peekchar ();
1368   }
1369   return make_number (n);
1370 }
1371
1372 SCM
1373 read_character ()
1374 {
1375   int c = getchar ();
1376   if (c >= '0' && c <= '7'
1377       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1378     c = c - '0';
1379     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
1380       c <<= 3;
1381       c += getchar () - '0';
1382     }
1383   }
1384   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
1385       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1386     char buf[10];
1387     char *p = buf;
1388     *p++ = c;
1389     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
1390       *p++ = getchar ();
1391     }
1392     *p = 0;
1393     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
1394     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
1395     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
1396     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
1397     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
1398     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
1399     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
1400     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
1401     else {
1402       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
1403       assert (!"char not supported");
1404     }
1405   }
1406   return make_char (c);
1407 }
1408
1409 SCM
1410 append_char (SCM x, int i)
1411 {
1412   return append2 (x, cons (make_char (i), cell_nil));
1413 }
1414
1415 SCM
1416 readstring ()
1417 {
1418   SCM p = cell_nil;
1419   int c = getchar ();
1420   while (true) {
1421     if (c == '"') break;
1422     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1423     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1424     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1425     else p = append_char (p, c);
1426     c = getchar ();
1427   }
1428   return make_string (p);
1429 }
1430
1431 int
1432 eat_whitespace (int c)
1433 {
1434   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1435   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1436   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1437   return c;
1438 }
1439
1440 SCM
1441 readlist (SCM a)
1442 {
1443   int c = getchar ();
1444   c = eat_whitespace (c);
1445   if (c == ')') return cell_nil;
1446   SCM w = readword (c, cell_nil, a);
1447   if (w == cell_dot)
1448     return car (readlist (a));
1449   return cons (w, readlist (a));
1450 }
1451
1452 SCM
1453 read_env (SCM a)
1454 {
1455   return readword (getchar (), cell_nil, a);
1456 }
1457
1458 SCM
1459 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1460 {
1461   return cons (cons (key, value), alist);
1462 }
1463
1464 SCM
1465 add_environment (SCM a, char const *name, SCM x)
1466 {
1467   return acons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x, a);
1468 }
1469
1470 SCM
1471 mes_environment () ///((internal))
1472 {
1473   // setup GC
1474   g_cells = (scm *)malloc (ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1475   g_cells[0].type = VECTOR;
1476   g_cells[0].length = ARENA_SIZE - 1;
1477   g_cells[0].length = 10;
1478   g_cells[0].vector = 0;
1479   g_cells++;
1480   // a = add_environment (a, "%free", &g_free); hihi, gets <3 moved
1481   // a = add_environment (a, "%the-cells", g_cells);
1482   // a = add_environment (a, "%new-cells", g_news);
1483
1484 //#include "mes.symbols.i"
1485
1486   g_cells[0].type = CHAR;
1487   g_cells[0].value = 'c';
1488   g_free.value = 1; // 0 is tricky
1489
1490 #if !MES_MINI
1491 #include "mes.symbols.i"
1492 #else // MES_MINI
1493   cell_nil = g_free.value++;
1494   g_cells[cell_nil] = scm_nil;
1495   cell_f = g_free.value++;
1496   g_cells[cell_f] = scm_f;
1497   cell_t = g_free.value++;
1498   g_cells[cell_t] = scm_t;
1499   cell_undefined = g_free.value++;
1500   g_cells[cell_undefined] = scm_undefined;
1501   cell_unspecified = g_free.value++;
1502   g_cells[cell_unspecified] = scm_unspecified;
1503   cell_closure = g_free.value++;
1504   g_cells[cell_closure] = scm_closure;
1505   cell_begin = g_free.value++;
1506   g_cells[cell_begin] = scm_begin;
1507
1508   cell_symbol_begin = g_free.value++;
1509   g_cells[cell_symbol_begin] = scm_symbol_begin;
1510
1511   cell_symbol_sc_expander_alist = g_free.value++;
1512   g_cells[cell_symbol_sc_expander_alist] = scm_symbol_sc_expander_alist;
1513   cell_symbol_sc_expand = g_free.value++;
1514   g_cells[cell_symbol_sc_expand] = scm_symbol_sc_expand;
1515
1516   // cell_dot = g_free.value++;
1517   // g_cells[cell_dot] = scm_dot;
1518   // cell_circular = g_free.value++;
1519   // g_cells[cell_circular] = scm_circular;
1520   // cell_symbol_lambda = g_free.value++;
1521   // g_cells[cell_symbol_lambda] = scm_symbol_lambda;
1522   // cell_symbol_if = g_free.value++;
1523   // g_cells[cell_symbol_if] = scm_symbol_if;
1524   // cell_symbol_define = g_free.value++;
1525   // g_cells[cell_symbol_define] = scm_symbol_define;
1526   // cell_symbol_define_macro = g_free.value++;
1527   // g_cells[cell_symbol_define_macro] = scm_symbol_define_macro;
1528
1529 #endif // MES_MINI
1530
1531   SCM symbol_max = g_free.value;
1532
1533 #if MES_FULL
1534 #include "define.i"
1535 #include "lib.i"
1536 #include "math.i"
1537 #include "mes.i"
1538 #include "posix.i"
1539 #include "quasiquote.i"
1540 #include "string.i"
1541 #include "type.i"
1542 #else
1543
1544   cell_cons = g_free.value++;
1545   cell_display = g_free.value++;
1546   cell_eq_p = g_free.value++;
1547   cell_newline = g_free.value++;
1548
1549   g_cells[cell_cons] = scm_cons;
1550   g_cells[cell_display] = scm_display;
1551   g_cells[cell_eq_p] = scm_eq_p;
1552   g_cells[cell_newline] = scm_newline;
1553
1554   cell_make_vector = g_free.value++;
1555   g_cells[cell_make_vector] = scm_make_vector;
1556
1557 #endif
1558
1559   tmp = g_free.value++;
1560   tmp_num = g_free.value++;
1561   g_cells[tmp_num].type = NUMBER;
1562   tmp_num2 = g_free.value++;
1563   g_cells[tmp_num2].type = NUMBER;
1564
1565   g_start = g_free.value;
1566
1567   symbols = 0;
1568   for (int i=1; i<symbol_max; i++)
1569     symbols = cons (i, symbols);
1570
1571   SCM a = cell_nil;
1572
1573 #if MES_FULL
1574 #include "define.environment.i"
1575 #include "lib.environment.i"
1576 #include "math.environment.i"
1577 #include "mes.environment.i"
1578 #include "posix.environment.i"
1579   //#include "quasiquote.environment.i"
1580 #include "string.environment.i"
1581 #include "type.environment.i"
1582 #else // !MES_FULL
1583
1584   a = add_environment (a, "cons", cell_cons);
1585   a = add_environment (a, "display", cell_display);
1586   a = add_environment (a, "eq?", cell_eq_p);
1587   a = add_environment (a, "newline", cell_newline);
1588
1589   a = add_environment (a, "make-vector", cell_make_vector);
1590
1591 #if !MES_MINI
1592    a = add_environment (a, "*", cell_multiply);
1593    a = add_environment (a, "list", cell_list);
1594    //
1595    a = add_environment (a, "car", cell_car);
1596    a = add_environment (a, "cdr", cell_cdr);
1597    a = add_environment (a, "+", cell_plus);
1598    a = add_environment (a, "quote", cell_quote);
1599    a = add_environment (a, "null?", cell_null_p);
1600    a = add_environment (a, "=", cell_is_p);
1601
1602    // a = add_environment (a, "gc", cell_gc);
1603    // a = add_environment (a, "apply-env", cell_apply_env);
1604    // a = add_environment (a, "eval-env", cell_eval_env);
1605    // a = add_environment (a, "cadr", cell_cadr);
1606 #endif // !MES_MINI
1607 #endif // !MES_FULL
1608
1609 #if BOOT
1610   ////symbols = cons (cell_symbol_label, symbols);
1611   a = cons (cons (cell_symbol_label, cell_t), a);
1612 #endif
1613   a = cons (cons (cell_symbol_begin, cell_begin), a);
1614
1615   a = add_environment (a, "sc-expand", cell_f);
1616
1617   a = cons (cons (cell_closure, a), a);
1618
1619   internal_lookup_symbol (cell_nil);
1620
1621   r0 = a;
1622   r1 = make_char (0);
1623   r2 = make_char (0);
1624   r3 = make_char (0);
1625   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1626
1627   return a;
1628 }
1629
1630 SCM
1631 make_lambda (SCM args, SCM body)
1632 {
1633   return cons (cell_symbol_lambda, cons (args, body));
1634 }
1635
1636 SCM
1637 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1638 {
1639   return cons (cell_closure, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1640 }
1641
1642 SCM
1643 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1644 {
1645   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1646   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1647   if (macro_p (m) == cell_t) return MACRO (m);
1648   return cell_f;
1649 }
1650
1651 SCM
1652 read_input_file_env (SCM e, SCM a)
1653 {
1654   if (e == cell_nil) return e;
1655   return cons (e, read_input_file_env (read_env (a), a));
1656 }
1657
1658 SCM
1659 load_env (SCM a)
1660 {
1661   SCM p = read_input_file_env (read_env (a), a);
1662   return begin_env (p, a);
1663 }
1664
1665 #include "type.c"
1666 #include "define.c"
1667 #include "lib.c"
1668 #include "math.c"
1669 #include "posix.c"
1670 #include "quasiquote.c"
1671 #include "string.c"
1672
1673 int
1674 main (int argc, char *argv[])
1675 {
1676   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1677   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.2\n");
1678   g_stdin = stdin;
1679   SCM a = mes_environment ();
1680   display_ (stderr, load_env (a));
1681   fputs ("", stderr);
1682   fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1683   return 0;
1684 }