mescc: Have micro-mes use if not to segfault.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #define _GNU_SOURCE
22 #if __GNUC__
23 #define  __NYACC__ 0
24 #define NYACC
25 #define NYACC2
26 #include <assert.h>
27 #include <ctype.h>
28 #include <errno.h>
29 #include <limits.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdbool.h>
34 #else
35 typedef int bool;
36 #define  __NYACC__ 1
37 #define NYACC nyacc
38 #define NYACC2 nyacc2
39 #endif
40
41 #define DEBUG 0
42 #define FIXED_PRIMITIVES 1
43
44 int ARENA_SIZE = 100000;
45 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
46 int GC_SAFETY = 100;
47
48 typedef int SCM;
49 enum type_t {CHAR, CLOSURE, CONTINUATION, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, REF, SPECIAL, STRING, SYMBOL, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
50 typedef SCM (*function0_t) (void);
51 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
52 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
53 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
54 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
55 typedef struct function_struct {
56   union {
57     function0_t function0;
58     function1_t function1;
59     function2_t function2;
60     function3_t function3;
61     functionn_t functionn;
62   } NYACC;
63   int arity;
64 } function_t;
65 struct scm;
66 typedef struct scm_struct {
67   enum type_t type;
68   union {
69     char const *name;
70     SCM string;
71     SCM car;
72     SCM ref;
73     int length;
74   } NYACC;
75   union {
76     int value;
77     int function;
78     SCM cdr;
79     SCM closure;
80     SCM continuation;
81     SCM macro;
82     SCM vector;
83     int hits;
84   } NYACC2;
85 } scm;
86
87 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
88 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
89 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
90 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
91 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
92 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
93 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
94 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
95 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
96 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
97
98 scm scm_symbol_dot = {SYMBOL, "*dot*"};
99 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
100 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
101 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
102 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
103 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
104
105 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
106 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
107 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
108
109 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
110 scm scm_call_with_current_continuation = {SPECIAL, "*call/cc*"};
111 scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {SYMBOL, "call-with-current-continuation"};
112 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
113 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
114 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
115 scm scm_symbol_write = {SYMBOL, "write"};
116 scm scm_symbol_display = {SYMBOL, "display"};
117
118 scm scm_symbol_throw = {SYMBOL, "throw"};
119 scm scm_symbol_not_a_pair = {SYMBOL, "not-a-pair"};
120 scm scm_symbol_system_error = {SYMBOL, "system-error"};
121 scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {SYMBOL, "wrong-number-of-args"};
122 scm scm_symbol_wrong_type_arg = {SYMBOL, "wrong-type-arg"};
123 scm scm_symbol_unbound_variable = {SYMBOL, "unbound-variable"};
124
125 scm scm_symbol_argv = {SYMBOL, "%argv"};
126 scm scm_symbol_mes_prefix = {SYMBOL, "%prefix"};
127 scm scm_symbol_mes_version = {SYMBOL, "%version"};
128
129 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
130 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
131 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
132 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
133 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
134
135 scm scm_vm_evlis = {SPECIAL, "*vm-evlis*"};
136 scm scm_vm_evlis2 = {SPECIAL, "*vm-evlis2*"};
137 scm scm_vm_evlis3 = {SPECIAL, "*vm-evlis3*"};
138 scm scm_vm_apply = {SPECIAL, "core:apply"};
139 scm scm_vm_apply2 = {SPECIAL, "*vm-apply2*"};
140 scm scm_vm_eval = {SPECIAL, "core:eval"};
141
142 #if FIXED_PRIMITIVES
143 scm scm_vm_eval_car = {SPECIAL, "*vm-eval-car*"};
144 scm scm_vm_eval_cdr = {SPECIAL, "*vm-eval-cdr*"};
145 scm scm_vm_eval_cons = {SPECIAL, "*vm-eval-cons*"};
146 scm scm_vm_eval_null_p = {SPECIAL, "*vm-eval-null-p*"};
147 #endif
148
149 scm scm_vm_eval_set_x = {SPECIAL, "*vm-eval-set!*"};
150 scm scm_vm_eval_macro = {SPECIAL, "*vm-eval-macro*"};
151 scm scm_vm_eval2 = {SPECIAL, "*vm-eval2*"};
152 scm scm_vm_macro_expand = {SPECIAL, "core:macro-expand"};
153 scm scm_vm_begin = {SPECIAL, "*vm-begin*"};
154 scm scm_vm_begin_read_input_file = {SPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*"};
155 scm scm_vm_begin2 = {SPECIAL, "*vm-begin2*"};
156 scm scm_vm_if = {SPECIAL, "*vm-if*"};
157 scm scm_vm_if_expr = {SPECIAL, "*vm-if-expr*"};
158 scm scm_vm_call_with_values2 = {SPECIAL, "*vm-call-with-values2*"};
159 scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {SPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*"};
160 scm scm_vm_return = {SPECIAL, "*vm-return*"};
161
162 scm scm_test = {SYMBOL, "test"};
163
164 int g_free = 0;
165 scm *g_cells;
166 scm *g_news = 0;
167
168 #include "mes.symbols.h"
169
170 SCM tmp;
171 SCM tmp_num;
172 SCM tmp_num2;
173
174 function_t functions[200];
175 int g_function = 0;
176
177 SCM g_continuations = 0;
178 SCM g_symbols = 0;
179 SCM g_stack = 0;
180 SCM r0 = 0; // a/env
181 SCM r1 = 0; // param 1
182 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
183 SCM r3 = 0; // continuation
184
185 #include "lib.h"
186 #include "math.h"
187 #include "mes.h"
188 #include "posix.h"
189 #include "reader.h"
190
191 #define CAR(x) g_cells[x].car
192 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
193 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
194 #define HITS(x) g_cells[x].hits
195 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
196 #define NAME(x) g_cells[x].name
197 #define STRING(x) g_cells[x].string
198 #define TYPE(x) g_cells[x].type
199 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
200 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
201 #define REF(x) g_cells[x].ref
202 #define VALUE(x) g_cells[x].value
203 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
204 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
205 #define NCAR(x) g_news[x].car
206 #define NTYPE(x) g_news[x].type
207
208 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
209 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
210 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
211 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
212 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
213 #define CDDDR(x) CDR (CDR (CDR (x)))
214 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
215 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
216
217 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
218 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell (tmp_num_ (CONTINUATION), n, g_stack)
219 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
220 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0)
221 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0)
222
223 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
224
225 SCM
226 tmp_num_ (int x)
227 {
228   g_cells[tmp_num].value = x;
229   return tmp_num;
230 }
231
232 SCM
233 tmp_num2_ (int x)
234 {
235   g_cells[tmp_num2].value = x;
236   return tmp_num2;
237 }
238
239 SCM
240 alloc (int n)
241 {
242   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
243   SCM x = g_free;
244   g_free += n;
245   return x;
246 }
247
248 SCM
249 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
250 {
251   SCM x = alloc (1);
252   assert (TYPE (type) == NUMBER);
253   TYPE (x) = VALUE (type);
254   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
255     if (car) CAR (x) = CAR (car);
256     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
257   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
258     if (car) CAR (x) = car;
259     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
260   } else {
261     CAR (x) = car;
262     CDR (x) = cdr;
263   }
264   return x;
265 }
266
267 SCM
268 cons (SCM x, SCM y)
269 {
270   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
271   return make_cell (tmp_num, x, y);
272 }
273
274 SCM
275 car (SCM x)
276 {
277   if (TYPE (x) != PAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
278   return CAR (x);
279 }
280
281 SCM
282 cdr (SCM x)
283 {
284   if (TYPE (x) != PAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
285   return CDR (x);
286 }
287 SCM
288 eq_p (SCM x, SCM y)
289 {
290   return (x == y
291           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
292                && STRING (x) == STRING (y)))
293           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
294               && VALUE (x) == VALUE (y))
295           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
296               && VALUE (x) == VALUE (y)))
297     ? cell_t : cell_f;
298 }
299
300 SCM
301 type_ (SCM x)
302 {
303   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
304 }
305
306 SCM
307 car_ (SCM x)
308 {
309   return (TYPE (x) != CONTINUATION
310           && (TYPE (CAR (x)) == PAIR // FIXME: this is weird
311               || TYPE (CAR (x)) == REF
312               || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
313               || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
314               || TYPE (CAR (x)) == STRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
315 }
316
317 SCM
318 cdr_ (SCM x)
319 {
320   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
321           || TYPE (CDR (x)) == REF
322           || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
323           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
324           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
325 }
326
327 SCM
328 set_car_x (SCM x, SCM e)
329 {
330   assert (TYPE (x) == PAIR);
331   CAR (x) = e;
332   return cell_unspecified;
333 }
334
335 SCM
336 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
337 {
338   if (TYPE (x) != PAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
339   CDR (x) = e;
340   return cell_unspecified;
341 }
342
343 SCM
344 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
345 {
346   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
347   if (TYPE (p) != PAIR)  error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
348   return set_cdr_x (p, e);
349 }
350
351 SCM
352 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
353 {
354   if (x == cell_nil)
355     return a;
356   if (TYPE (x) != PAIR)
357     return cons (cons (x, y), a);
358   return cons (cons (car (x), car (y)),
359                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
360 }
361
362 SCM
363 assq (SCM x, SCM a)
364 {
365   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
366   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
367 }
368
369 SCM
370 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
371 {
372   x = assq (x, a);
373   if (x == cell_f) return cell_undefined;
374   return cdr (x);
375 }
376
377 SCM
378 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
379 {
380   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
381   r1 = e;
382   r0 = cl;
383   return cell_unspecified;
384 }
385
386 SCM
387 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
388 {
389   SCM x = r3;
390   r3 = c;
391   r2 = p2;
392   gc_push_frame ();
393   r1 = p1;
394   r0 = a;
395   r3 = x;
396   return cell_unspecified;
397 }
398
399 SCM
400 eval_apply ()
401 {
402  eval_apply:
403   if (g_free + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
404     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
405
406   switch (r3)
407     {
408     case cell_vm_evlis: goto evlis;
409     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
410     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
411     case cell_vm_apply: goto apply;
412     case cell_vm_apply2: goto apply2;
413     case cell_vm_eval: goto eval;
414 #if FIXED_PRIMITIVES
415     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
416     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
417     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
418     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
419 #endif
420     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
421     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
422     case cell_vm_eval2: goto eval2;
423     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
424     case cell_vm_begin: goto begin;
425     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
426     case cell_vm_begin2: goto begin2;
427     case cell_vm_if: goto vm_if;
428     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
429     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
430     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
431     case cell_vm_return: goto vm_return;
432     case cell_unspecified: return r1;
433     default:
434       assert (0);
435     }
436
437   SCM x = cell_nil;
438   SCM y = cell_nil;
439  evlis:
440   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
441   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
442   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
443   goto eval;
444  evlis2:
445   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
446   goto evlis;
447  evlis3:
448   r1 = cons (r2, r1);
449   goto vm_return;
450
451  apply:
452   switch (TYPE (car (r1)))
453     {
454     case FUNCTION: {
455       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
456       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
457       goto vm_return;
458     }
459     case CLOSURE:
460       {
461         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
462         SCM formals = cadr (cl);
463         SCM body = cddr (cl);
464         SCM aa = cdar (cl);
465         aa = cdr (aa);
466         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
467         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
468         call_lambda (body, p, aa, r0);
469         goto begin;
470       }
471       case CONTINUATION:
472         {
473           x = r1;
474           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
475           gc_pop_frame ();
476           r1 = cadr (x);
477           goto eval_apply;
478         }
479     case SPECIAL:
480       {
481         switch (car (r1))
482           {
483           case cell_vm_apply:
484             {
485               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
486               goto apply;
487             }
488           case cell_vm_eval:
489             {
490               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
491               goto eval;
492             }
493           case cell_call_with_current_continuation:
494             {
495               r1 = cdr (r1);
496               goto call_with_current_continuation;
497             }
498           default: check_apply (cell_f, car (r1));
499           }
500       }
501     case SYMBOL:
502       {
503         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
504           {
505             r1 = cdr (r1);
506             goto call_with_values;
507           }
508         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
509           {
510             r1 = r0;
511             goto vm_return;
512           }
513         break;
514       }
515     case PAIR:
516       {
517         switch (caar (r1))
518           {
519           case cell_symbol_lambda:
520             {
521               SCM formals = cadr (car (r1));
522               SCM body = cddr (car (r1));
523               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
524               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
525               call_lambda (body, p, p, r0);
526               goto begin;
527             }
528           }
529       }
530     }
531   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
532   goto eval;
533  apply2:
534   check_apply (r1, car (r2));
535   r1 = cons (r1, cdr (r2));
536   goto apply;
537
538  eval:
539   switch (TYPE (r1))
540     {
541     case PAIR:
542       {
543         switch (car (r1))
544           {
545 #if FIXED_PRIMITIVES
546           case cell_symbol_car:
547             {
548               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
549             eval_car:
550               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
551             }
552           case cell_symbol_cdr:
553             {
554               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
555             eval_cdr:
556               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
557             }
558           case cell_symbol_cons: {
559             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
560             eval_cons:
561             x = r1;
562             gc_pop_frame ();
563             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
564             goto eval_apply;
565           }
566           case cell_symbol_null_p:
567             {
568               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
569               goto eval;
570             eval_null_p:
571               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
572             }
573 #endif // FIXED_PRIMITIVES
574           case cell_symbol_quote:
575             {
576               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cadr (x); goto eval_apply;
577             }
578           case cell_symbol_begin: goto begin;
579           case cell_symbol_lambda:
580             {
581               r1 = make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
582               goto vm_return;
583             }
584           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
585           case cell_symbol_set_x:
586             {
587               push_cc (car (cddr (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
588               goto eval;
589             eval_set_x:
590               x = r2;
591               r1 = set_env_x (cadr (x), r1, r0);
592               goto vm_return;
593             }
594           case cell_vm_macro_expand:
595             {
596               push_cc (cadr (r1), r1, r0, cell_vm_return);
597               goto macro_expand;
598             }
599           default: {
600             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
601             goto macro_expand;
602             eval_macro:
603             x = r2;
604             if (r1 != r2)
605               {
606                 if (TYPE (r1) == PAIR)
607                   {
608                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
609                     set_car_x (r2, car (r1));
610                   }
611                 goto eval;
612               }
613             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
614             eval2:
615             r1 = cons (car (r2), r1);
616             goto apply;
617           }
618           }
619       }
620     case SYMBOL:
621       {
622         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
623         goto vm_return;
624       }
625     default: goto vm_return;
626     }
627
628   SCM macro;
629   SCM expanders;
630  macro_expand:
631   if (TYPE (r1) == PAIR
632       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
633     {
634       r1 = cons (macro, CDR (r1));
635       goto apply;
636     }
637   else if (TYPE (r1) == PAIR
638            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
639            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
640            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
641     {
642       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
643       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
644         {
645           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
646           goto apply;
647         }
648     }
649   goto vm_return;
650
651  begin:
652   x = cell_unspecified;
653   while (r1 != cell_nil) {
654     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
655       {
656         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
657           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
658         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
659           {
660             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
661             goto apply;
662           begin_read_input_file:
663             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
664           }
665       }
666     if (CDR (r1) == cell_nil)
667       {
668         r1 = car (r1);
669         goto eval;
670       }
671     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
672     goto eval;
673   begin2:
674     x = r1;
675     r1 = CDR (r2);
676   }
677   r1 = x;
678   goto vm_return;
679
680  vm_if:
681   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
682   goto eval;
683  if_expr:
684   x = r1;
685   r1 = r2;
686   if (x != cell_f)
687     {
688       r1 = cadr (r1);
689       goto eval;
690     }
691   if (cddr (r1) != cell_nil)
692     {
693       r1 = car (cddr (r1));
694       goto eval;
695     }
696   r1 = cell_unspecified;
697   goto vm_return;
698
699  call_with_current_continuation:
700   gc_push_frame ();
701   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
702   gc_pop_frame ();
703   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
704   goto apply;
705  call_with_current_continuation2:
706   CONTINUATION (r2) = g_stack;
707   goto vm_return;
708
709  call_with_values:
710   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
711   goto apply;
712  call_with_values2:
713   if (TYPE (r1) == VALUES)
714     r1 = CDR (r1);
715   r1 = cons (cadr (r2), r1);
716   goto apply;
717
718  vm_return:
719   x = r1;
720   gc_pop_frame ();
721   r1 = x;
722   goto eval_apply;
723 }
724
725 SCM
726 call (SCM fn, SCM x)
727 {
728   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
729       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
730     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
731   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
732       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
733     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
734   switch (FUNCTION (fn).arity)
735     {
736     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
737     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
738     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
739     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
740     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
741     }
742
743   return cell_unspecified;
744 }
745
746 SCM
747 gc_peek_frame ()
748 {
749   SCM frame = car (g_stack);
750   r1 = car (frame);
751   r2 = cadr (frame);
752   r3 = car (cddr (frame));
753   r0 = cadr (cddr (frame));
754   return frame;
755 }
756
757 SCM
758 gc_pop_frame ()
759 {
760   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
761   g_stack = cdr (g_stack);
762   return frame;
763 }
764
765 SCM
766 gc_push_frame ()
767 {
768   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
769   return g_stack = cons (frame, g_stack);
770 }
771
772 SCM
773 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
774 {
775   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
776   r3 = cell_vm_apply;
777   return eval_apply ();
778 }
779
780 SCM
781 append2 (SCM x, SCM y)
782 {
783   if (x == cell_nil) return y;
784   assert (TYPE (x) == PAIR);
785   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
786 }
787
788 SCM
789 append (SCM x) ///((arity . n))
790  {
791   if (x == cell_nil) return cell_nil;
792   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
793   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
794  }
795
796 SCM
797 cstring_to_list (char const* s)
798 {
799   SCM p = cell_nil;
800   int i = strlen (s);
801   while (i--)
802     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
803   return p;
804 }
805
806 SCM
807 null_p (SCM x)
808 {
809   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
810 }
811
812 SCM
813 make_symbol_ (SCM s)
814 {
815   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
816   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
817   g_symbols = cons (x, g_symbols);
818   return x;
819 }
820
821 SCM
822 make_symbol (SCM s)
823 {
824   SCM x = lookup_symbol_ (s);
825   return x ? x : make_symbol_ (s);
826 }
827
828 SCM
829 make_vector (SCM n)
830 {
831   int k = VALUE (n);
832   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
833   SCM v = alloc (k);
834   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
835   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
836   return x;
837 }
838
839 SCM
840 arity_ (SCM x)
841 {
842   assert (TYPE (x) == FUNCTION);
843   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
844 }
845
846 SCM
847 values (SCM x) ///((arity . n))
848 {
849   SCM v = cons (0, x);
850   TYPE (v) = VALUES;
851   return v;
852 }
853
854 SCM
855 vector_length (SCM x)
856 {
857   assert (TYPE (x) == VECTOR);
858   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
859 }
860
861 SCM
862 vector_ref (SCM x, SCM i)
863 {
864   assert (TYPE (x) == VECTOR);
865   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
866   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
867   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
868   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
869   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
870   return e;
871 }
872
873 SCM
874 vector_entry (SCM x) {
875   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
876   return x;
877 }
878
879 SCM
880 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
881 {
882   assert (TYPE (x) == VECTOR);
883   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
884   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
885   return cell_unspecified;
886 }
887
888 SCM
889 list_to_vector (SCM x)
890 {
891   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
892   SCM v = make_vector (tmp_num);
893   SCM p = VECTOR (v);
894   while (x != cell_nil)
895     {
896       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
897       x = cdr (x);
898     }
899   return v;
900 }
901
902 SCM
903 vector_to_list (SCM v)
904 {
905   SCM x = cell_nil;
906   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
907     SCM e = VECTOR (v)+i;
908     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
909     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
910   }
911   return x;
912 }
913
914 void
915 make_tmps (scm* cells)
916 {
917   tmp = g_free++;
918   cells[tmp].type = CHAR;
919   tmp_num = g_free++;
920   cells[tmp_num].type = NUMBER;
921   tmp_num2 = g_free++;
922   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
923 }
924
925 //\f Jam Collector
926 SCM g_symbol_max;
927 bool g_debug = false;
928
929 SCM
930 gc_up_arena ()
931 {
932   ARENA_SIZE *= 2;
933   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
934   if (!p) error (cell_symbol_system_error, cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (strerror (errno))), MAKE_NUMBER (g_free)));
935   g_cells = (scm*)p;
936   g_cells++;
937   gc_init_news ();
938 }
939
940 SCM
941 gc ()
942 {
943   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free);
944   g_free = 1;
945   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
946   for (int i=g_free; i<g_symbol_max; i++)
947     gc_copy (i);
948   make_tmps (g_news);
949   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
950   SCM new = gc_copy (g_stack);
951   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, g_stack);
952   g_stack = new;
953   return gc_loop (1);
954 }
955
956 SCM
957 gc_loop (SCM scan)
958 {
959   while (scan < g_free)
960     {
961       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
962           || NTYPE (scan) == CONTINUATION
963           || NTYPE (scan) == FUNCTION
964           || NTYPE (scan) == KEYWORD
965           || NTYPE (scan) == MACRO
966           || NTYPE (scan) == PAIR
967           || NTYPE (scan) == REF
968           || scan == 1 // null
969           || NTYPE (scan) == SPECIAL
970           || NTYPE (scan) == STRING
971           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
972         {
973           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
974           gc_relocate_car (scan, car);
975         }
976       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
977            || NTYPE (scan) == CONTINUATION
978            || NTYPE (scan) == MACRO
979            || NTYPE (scan) == PAIR
980            || NTYPE (scan) == VALUES)
981           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
982         {
983           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
984           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
985         }
986       scan++;
987     }
988   return gc_flip ();
989 }
990
991 SCM
992 gc_copy (SCM old)
993 {
994   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
995   SCM new = g_free++;
996   g_news[new] = g_cells[old];
997   if (NTYPE (new) == VECTOR)
998     {
999       g_news[new].vector = g_free;
1000       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
1001         g_news[g_free++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
1002     }
1003   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
1004   g_cells[old].car = new;
1005   return new;
1006 }
1007
1008 SCM
1009 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
1010 {
1011   g_news[new].car = car;
1012   return cell_unspecified;
1013 }
1014
1015 SCM
1016 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
1017 {
1018   g_news[new].cdr = cdr;
1019   return cell_unspecified;
1020 }
1021
1022 SCM
1023 gc_flip ()
1024 {
1025   scm *cells = g_cells;
1026   g_cells = g_news;
1027   g_news = cells;
1028   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free);
1029   return g_stack;
1030 }
1031
1032 //\f Environment setup
1033 SCM
1034 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1035 {
1036   return cons (cons (key, value), alist);
1037 }
1038
1039 SCM
1040 gc_init_cells ()
1041 {
1042   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1043   g_cells[0].type = VECTOR;
1044   g_cells[0].length = 1000;
1045   g_cells[0].vector = 0;
1046   g_cells++;
1047   g_cells[0].type = CHAR;
1048   g_cells[0].value = 'c';
1049 }
1050
1051 SCM
1052 gc_init_news ()
1053 {
1054   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1055   g_news[0].type = VECTOR;
1056   g_news[0].length = 1000;
1057   g_news[0].vector = 0;
1058   g_news++;
1059   g_news[0].type = CHAR;
1060   g_news[0].value = 'n';
1061 }
1062
1063 SCM
1064 mes_symbols () ///((internal))
1065 {
1066   gc_init_cells ();
1067   gc_init_news ();
1068
1069 #include "mes.symbols.i"
1070
1071   g_symbol_max = g_free;
1072   make_tmps (g_cells);
1073
1074   g_symbols = 0;
1075   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1076     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1077
1078   SCM a = cell_nil;
1079
1080 #include "mes.symbol-names.i"
1081
1082   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1083   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1084
1085 #if BOOT
1086   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1087 #endif
1088   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1089   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1090   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1091   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1092   a = acons (cell_closure, a, a);
1093
1094   return a;
1095 }
1096
1097 SCM
1098 mes_builtins (SCM a)
1099 {
1100 #include "mes.i"
1101
1102 #include "lib.i"
1103 #include "math.i"
1104 #include "posix.i"
1105 #include "reader.i"
1106
1107 #include "lib.environment.i"
1108 #include "math.environment.i"
1109 #include "mes.environment.i"
1110 #include "posix.environment.i"
1111 #include "reader.environment.i"
1112
1113   return a;
1114 }
1115
1116 SCM
1117 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1118 {
1119   r0 = a;
1120   r1 = MAKE_CHAR (0);
1121   r2 = MAKE_CHAR (0);
1122   r3 = MAKE_CHAR (0);
1123   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1124   return r0;
1125 }
1126
1127 SCM
1128 mes_environment () ///((internal))
1129 {
1130   SCM a = mes_symbols ();
1131   return mes_g_stack (a);
1132 }
1133
1134 SCM
1135 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1136 {
1137   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1138 }
1139
1140 SCM
1141 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1142 {
1143   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1144   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1145   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1146   return cell_f;
1147 }
1148
1149 FILE *g_stdin;
1150 #include "lib.c"
1151 #include "math.c"
1152 #include "posix.c"
1153 #include "reader.c"
1154
1155 int
1156 main (int argc, char *argv[])
1157 {
1158 #if __GNUC__
1159   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1160 #else
1161 #endif
1162   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1163   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1164   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1165   g_stdin = stdin;
1166   r0 = mes_environment ();
1167
1168   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1169     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1170   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1171
1172   SCM lst = cell_nil;
1173   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1174   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1175
1176   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1177   r3 = cell_vm_begin;
1178   r1 = eval_apply ();
1179   stderr_ (r1);
1180   fputs ("", stderr);
1181   gc (g_stack);
1182 #if __GNUC__
1183   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1184 #else
1185 #endif
1186   return 0;
1187 }