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 "posix.c"
1085 #include "math.c"
1086 #include "lib.c"
1087 #include "reader.c"
1088 #include "gc.c"
1089 #include "vector.c"
1090
1091 // \f extra lib
1092 SCM
1093 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
1094 {
1095   if (e == cell_undefined) return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
1096   return e;
1097 }
1098
1099 SCM
1100 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
1101 {
1102   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
1103   int alen = VALUE (length (args));
1104   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
1105     {
1106       char buf[1024];
1107       sprintf (buf, "apply: wrong number of arguments; expected: %d, got: %d: ", flen, alen);
1108       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (buf));
1109       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
1110     }
1111   return cell_unspecified;
1112 }
1113
1114 SCM
1115 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
1116 {
1117   char const* type = 0;
1118   if (f == cell_f || f == cell_t) type = "bool";
1119   if (f == cell_nil) type = "nil";
1120   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
1121   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
1122   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
1123   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
1124   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
1125
1126   if (type)
1127     {
1128       char buf[1024];
1129       sprintf (buf, "cannot apply: %s:", type);
1130       fprintf (stderr, " [");
1131       display_error_ (e);
1132       fprintf (stderr, "]\n");
1133       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (buf));
1134       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
1135     }
1136   return cell_unspecified;
1137 }
1138
1139 SCM
1140 load_env (SCM a) ///((internal))
1141 {
1142   r0 = a;
1143   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mes", O_RDONLY);
1144   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "mes/read-0.mes", O_RDONLY);
1145   if (!g_function) r0 = mes_builtins (r0);
1146   r2 = read_input_file_env (r0);
1147   g_stdin = STDIN;
1148   return r2;
1149 }
1150
1151 SCM
1152 bload_env (SCM a) ///((internal))
1153 {
1154 #if MES_MINI
1155   g_stdin = fopen ("module/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1156 #else
1157   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1158   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1159 #endif
1160
1161   char *p = (char*)g_cells;
1162   assert (getchar () == 'M');
1163   assert (getchar () == 'E');
1164   assert (getchar () == 'S');
1165   g_stack = getchar () << 8;
1166   g_stack += getchar ();
1167   int c = getchar ();
1168   while (c != EOF)
1169     {
1170       *p++ = c;
1171       c = getchar ();
1172     }
1173   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1174   gc_peek_frame ();
1175   g_symbols = r1;
1176   g_stdin = STDIN;
1177   r0 = mes_builtins (r0);
1178   return r2;
1179 }
1180
1181 int
1182 main (int argc, char *argv[])
1183 {
1184 #if __GNUC__
1185   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1186   if (g_debug) {eputs ("MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1187 #endif
1188   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1189   if (getenv ("MES_MAX_ARENA")) MAX_ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_MAX_ARENA"));
1190   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1191   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1192   g_stdin = STDIN;
1193   r0 = mes_environment ();
1194
1195   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1196     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1197   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1198
1199   SCM lst = cell_nil;
1200   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1201   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1202
1203   if (g_debug) {eputs ("program: "); display_error_ (r2); eputs ("\n");}
1204   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1205   r3 = cell_vm_begin;
1206   r1 = eval_apply ();
1207   display_error_ (r1);
1208   fputs ("", stdout);
1209   gc (g_stack);
1210 #if __GNUC__
1211   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1212 #else
1213 #endif
1214   return 0;
1215 }