974e5a6d80b2a395847b25cd49eeac237c9e9501
[mes.git] / 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 STRING_MAX 2048
22 #define _GNU_SOURCE
23 #include <assert.h>
24 #include <ctype.h>
25 #include <limits.h>
26 #include <stdio.h>
27 #include <string.h>
28 #include <stdlib.h>
29 #include <stdbool.h>
30
31 #define DEBUG 0
32 #define QUASIQUOTE 1
33
34 enum type {CHAR, MACRO, NUMBER, PAIR, SCM, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR,
35            FUNCTION0, FUNCTION1, FUNCTION2, FUNCTION3, FUNCTIONn};
36 struct scm_t;
37 typedef struct scm_t* (*function0_t) (void);
38 typedef struct scm_t* (*function1_t) (struct scm_t*);
39 typedef struct scm_t* (*function2_t) (struct scm_t*, struct scm_t*);
40 typedef struct scm_t* (*function3_t) (struct scm_t*, struct scm_t*, struct scm_t*);
41 typedef struct scm_t* (*functionn_t) (struct scm_t*);
42
43 typedef struct scm_t {
44   enum type type;
45   union {
46     char const *name;
47     struct scm_t* car;
48     struct scm_t* ref;
49     int length;
50   };
51   union {
52     int value;
53     function0_t function0;
54     function1_t function1;
55     function2_t function2;
56     function3_t function3;
57     functionn_t functionn;
58     struct scm_t* cdr;
59     struct scm_t* macro;
60     struct scm_t* vector;
61   };
62 } scm;
63
64 scm temp_number = {NUMBER, .name="nul", .value=0};
65
66 #include "define.environment.h"
67 #include "lib.environment.h"
68 #include "math.environment.h"
69 #include "mes.environment.h"
70 #include "quasiquote.environment.h"
71 #include "string.environment.h"
72 #include "type.environment.h"
73
74 scm *display_ (FILE* f, scm *x);
75 scm *display_helper (FILE*, scm*, bool, char const*, bool);
76
77 scm scm_nil = {SCM, "()"};
78 scm scm_dot = {SCM, "."};
79 scm scm_f = {SCM, "#f"};
80 scm scm_t = {SCM, "#t"};
81 scm scm_undefined = {SCM, "*undefined*"};
82 scm scm_unspecified = {SCM, "*unspecified*"};
83 scm scm_closure = {SCM, "*closure*"};
84 scm scm_circular = {SCM, "*circular*"};
85 #if BOOT
86 scm scm_label = {
87   SCM, "label"};
88 #endif
89 scm scm_lambda = {SCM, "lambda"};
90
91 scm symbol_begin = {SCM, "begin"};
92 scm symbol_if = {SCM, "if"};
93 scm symbol_define = {SCM, "define"};
94 scm symbol_define_macro = {SCM, "define-macro"};
95 scm symbol_set_x = {SCM, "set!"};
96
97 scm symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
98 scm symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
99 scm symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
100 scm symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
101
102 scm symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
103 scm symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
104 scm symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
105 scm symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
106 scm symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
107
108 scm symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
109 scm symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
110
111
112 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
113 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
114 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
115 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
116 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
117 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
118 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
119 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
120
121 // PRIMITIVES
122
123 scm *
124 car (scm *x)
125 {
126   assert (x->type == PAIR);
127   return x->car;
128 }
129
130 scm *
131 cdr (scm *x)
132 {
133   assert (x->type == PAIR);
134   return x->cdr;
135 }
136
137 scm *
138 alloc (int n)
139 {
140   return (scm*)malloc (n * sizeof (scm));
141 }
142
143 scm *
144 cons (scm *x, scm *y)
145 {
146   scm *p = alloc (1);
147   p->type = PAIR;
148   p->car = x;
149   p->cdr = y;
150   return p;
151 }
152
153 scm *
154 eq_p (scm *x, scm *y)
155 {
156   return (x == y
157           || (x->type == CHAR && y->type == CHAR
158               && x->value == y->value)
159           || (x->type == NUMBER && y->type == NUMBER
160               && x->value == y->value))
161     ? &scm_t : &scm_f;
162 }
163
164 scm *
165 set_car_x (scm *x, scm *e)
166 {
167   assert (x->type == PAIR);
168   x->car = e;
169   return &scm_unspecified;
170 }
171
172 scm *
173 set_cdr_x (scm *x, scm *e)
174 {
175   assert (x->type == PAIR);
176   cache_invalidate (x->cdr);
177   x->cdr = e;
178   return &scm_unspecified;
179 }
180
181 scm *
182 set_env_x (scm *x, scm *e, scm *a)
183 {
184   cache_invalidate (x);
185   return set_cdr_x (assq (x, a), e);
186 }
187
188 scm *
189 quote (scm *x)
190 {
191   return cons (&symbol_quote, x);
192 }
193
194 scm *
195 quasiquote (scm *x)
196 {
197   return cons (&symbol_quasiquote, x);
198 }
199
200 scm *
201 quasisyntax (scm *x)
202 {
203   return cons (&symbol_quasisyntax, x);
204 }
205
206 scm *
207 pairlis (scm *x, scm *y, scm *a)
208 {
209   if (x == &scm_nil)
210     return a;
211   if (pair_p (x) == &scm_f)
212     return cons (cons (x, y), a);
213   return cons (cons (car (x), car (y)),
214                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
215 }
216
217 scm *
218 assq (scm *x, scm *a)
219 {
220   while (a != &scm_nil && eq_p (x, a->car->car) == &scm_f) a = a->cdr;
221   return a != &scm_nil ? a->car : &scm_f;
222 }
223
224 #define ENV_CACHE 1
225 #define CACHE_SIZE 30
226 #define ENV_HEAD 15
227
228 #if !ENV_CACHE
229 scm *
230 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
231 {
232   x = assq (x, a);
233   if (x == &scm_f) return &scm_f;
234   return x->cdr;
235 }
236 scm*cache_invalidate (scm*x){}
237 scm*cache_invalidate_range (scm*p,scm*a){}
238 scm*cache_save (scm*p){}
239 scm*cache_lookup (scm*x){}
240
241 #else // ENV_CACHE
242
243 scm *env_cache_cars[CACHE_SIZE];
244 scm *env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
245 int cache_threshold = 0;
246 scm *
247 cache_save (scm *p)
248 {
249   int n = p->car->value;
250   if (n < cache_threshold) return &scm_unspecified;
251   int j = -1;
252   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
253     if (!env_cache_cars[i]) {
254       j = i;
255       break;
256     }
257     if (env_cache_cars[i] == p->car) return &scm_unspecified;
258     if (n > env_cache_cars[i]->value) {
259       n = env_cache_cars[i]->value;
260       j = i;
261     }
262   }
263   if (j >= 0) {
264     cache_threshold = p->car->value;
265     env_cache_cars[j] = p->car;
266     env_cache_cdrs[j] = p->cdr;
267   }
268   return &scm_unspecified;
269 }
270
271 scm *
272 cache_lookup (scm *x)
273 {
274   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
275     if (!env_cache_cars[i]) break;
276     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
277   }
278   return &scm_undefined;
279 }
280
281 scm *
282 cache_invalidate (scm *x)
283 {
284   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
285     if (env_cache_cars[i] == x) {
286       env_cache_cars[i] = 0;
287       break;
288     }
289   }
290   return &scm_unspecified;
291 }
292
293 scm *
294 cache_invalidate_range (scm *p, scm *a)
295 {
296   do {
297     cache_invalidate (p->car->car);
298     p = p->cdr;
299   } while (p != a);
300   return &scm_unspecified;
301 }
302
303 scm *
304 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
305 {
306   x->value++;
307   scm *c = cache_lookup (x);
308   if (c != &scm_undefined) return c;
309   int i = 0;
310   while (a != &scm_nil && x != a->car->car) {i++;a = a->cdr;}
311   if (a == &scm_nil) return &scm_undefined;
312   if (i>ENV_HEAD) cache_save (a->car);
313   return a->car->cdr;
314 }
315 #endif // ENV_CACHE
316
317 scm *
318 evlis_env (scm *m, scm *a)
319 {
320   if (m == &scm_nil) return &scm_nil;
321   if (m->type != PAIR) return builtin_eval (m, a);
322   scm *e = builtin_eval (car (m), a);
323   return cons (e, evlis_env (cdr (m), a));
324 }
325
326 scm *
327 apply_env (scm *fn, scm *x, scm *a)
328 {
329   if (fn->type != PAIR)
330     {
331       if (fn == &scm_car) return x->car->car;
332       if (fn == &scm_cdr) return x->car->cdr;
333       if (builtin_p (fn) == &scm_t)
334         return call (fn, x);
335       if (eq_p (fn, &symbol_call_with_values) == &scm_t)
336         return call (&scm_call_with_values_env, append2 (x, cons (a, &scm_nil)));
337       if (fn == &symbol_current_module) return a;
338     }
339   else if (fn->car == &scm_lambda) {
340     scm *p = pairlis (cadr (fn), x, a);
341     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
342     scm *r = begin (cddr (fn), cons (cons (&scm_closure, p), p));
343     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
344     return r;
345   }
346   else if (fn->car == &scm_closure) {
347     scm *args = caddr (fn);
348     scm *body = cdddr (fn);
349     a = cdadr (fn);
350     a = cdr (a);
351     scm *p = pairlis (args, x, a);
352     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
353     scm *r = begin (body, cons (cons (&scm_closure, p), p));
354     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
355     return r;
356   }
357 #if BOOT
358   else if (fn->car == &scm_label)
359     return apply_env (caddr (fn), x, cons (cons (cadr (fn), caddr (fn)), a));
360 #endif
361   scm *efn = builtin_eval (fn, a);
362   if (efn == &scm_f || efn == &scm_t) assert (!"apply bool");
363   if (efn->type == NUMBER) assert (!"apply number");
364   if (efn->type == STRING) assert (!"apply string");
365   return apply_env (efn, x, a);
366 }
367
368 scm *
369 builtin_eval (scm *e, scm *a)
370 {
371   if (builtin_p (e) == &scm_t) return e;
372   if (e->type == SCM) return e;
373
374   e = expand_macro_env (e, a);
375
376   if (e->type == SYMBOL) {
377     scm *y = assq_ref_cache (e, a);
378     if (y == &scm_undefined) {
379       fprintf (stderr, "eval: unbound variable: %s\n", e->name);
380       assert (!"unbound variable");
381     }
382     return y;
383   }
384   else if (e->type != PAIR)
385     return e;
386   else if (e->car->type != PAIR)
387     {
388       if (e->car == &symbol_quote)
389         return cadr (e);
390       if (e->car == &symbol_syntax)
391         return e;
392       if (e->car == &symbol_begin)
393         return begin (e, a);
394       if (e->car == &scm_lambda)
395         return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
396       if (e->car == &scm_closure)
397         return e;
398       if (e->car == &symbol_if)
399         return builtin_if (cdr (e), a);
400 #if !BOOT
401       if (e->car == &symbol_define)
402         return define (e, a);
403       if (e->car == &symbol_define_macro)
404         return define (e, a);
405 #else
406       if (e->car == &symbol_define) {
407         fprintf (stderr, "C DEFINE: %s\n", e->cdr->car->type == SYMBOL
408                  ? e->cdr->car->name
409                  : e->cdr->car->car->name);
410       }
411       assert (e->car != &symbol_define);
412       assert (e->car != &symbol_define_macro);
413 #endif
414       if (e->car == &symbol_set_x)
415         return set_env_x (cadr (e), builtin_eval (caddr (e), a), a);
416 #if QUASIQUOTE
417       if (e->car == &symbol_unquote)
418         return builtin_eval (cadr (e), a);
419       if (e->car == &symbol_quasiquote)
420         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
421       if (e->car == &symbol_unsyntax)
422         return builtin_eval (cadr (e), a);
423       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
424         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
425 #endif //QUASIQUOTE
426     }
427   return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
428 }
429
430 scm *
431 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
432 {
433   scm *macro;
434   if (e->type == PAIR
435       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
436     return expand_macro_env (apply_env (macro, e->cdr, a), a);
437   return e;
438 }
439
440 scm *
441 begin (scm *e, scm *a)
442 {
443   scm *r = &scm_unspecified;
444   while (e != &scm_nil) {
445     r = builtin_eval (e->car, a);
446     e = e->cdr;
447   }
448   return r;
449 }
450
451 scm *
452 builtin_if (scm *e, scm *a)
453 {
454   if (builtin_eval (car (e), a) != &scm_f)
455     return builtin_eval (cadr (e), a);
456   if (cddr (e) != &scm_nil)
457     return builtin_eval (caddr (e), a);
458   return &scm_unspecified;
459 }
460
461 //Helpers
462
463 scm *
464 display (scm *x) ///((args . n))
465 {
466   scm *e = car (x);
467   scm *p = cdr (x);
468   int fd = 1;
469   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
470   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
471   return display_helper (f, e, false, "", false);
472 }
473
474 scm *
475 display_ (FILE* f, scm *x)
476 {
477   return display_helper (f, x, false, "", false);
478 }
479
480 scm *
481 call (scm *fn, scm *x)
482 {
483   if (fn->type == FUNCTION0)
484     return fn->function0 ();
485   if (x->car->type == VALUES)
486     x = cons (x->car->cdr->car, &scm_nil);
487   if (fn->type == FUNCTION1)
488     return fn->function1 (car (x));
489   if (fn->type == FUNCTION2)
490     return fn->function2 (car (x), cadr (x));
491   if (fn->type == FUNCTION3)
492     return fn->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
493   if (fn->type == FUNCTIONn)
494     return fn->functionn (x);
495   return &scm_unspecified;
496 }
497
498 scm *
499 append2 (scm *x, scm *y)
500 {
501   if (x == &scm_nil) return y;
502   assert (x->type == PAIR);
503   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
504 }
505
506 scm *
507 append (scm *x) ///((args . n))
508  {
509   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
510   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
511  }
512
513 scm *
514 make_char (int x)
515 {
516   scm *p = alloc (1);
517   p->type = CHAR;
518   p->value = x;
519   return p;
520 }
521
522 scm *
523 make_macro (scm *name, scm *x)
524 {
525   scm *p = alloc (1);
526   p->type = MACRO;
527   p->macro = x;
528   p->name = name->name;
529   return p;
530 }
531
532 scm *
533 make_number (int x)
534 {
535   scm *p = alloc (1);
536   p->type = NUMBER;
537   p->value = x;
538   return p;
539 }
540
541 scm *
542 make_ref (scm *x)
543 {
544   scm *p = alloc (1);
545   p->type = REF;
546   p->ref = x;
547   return p;
548 }
549
550 scm *
551 make_string (char const *s)
552 {
553   scm *p = alloc (1);
554   p->type = STRING;
555   p->name = strdup (s);
556   return p;
557 }
558
559 scm *symbols = 0;
560
561 scm *
562 internal_lookup_symbol (char const *s)
563 {
564   scm *x = symbols;
565   while (x && strcmp (s, x->car->name)) x = x->cdr;
566   if (x) x = x->car;
567   return x;
568 }
569
570 scm *
571 internal_make_symbol (char const *s)
572 {
573   scm *x = alloc (1);
574   x->type = SYMBOL;
575   x->name = strdup (s);
576   x->value = 0;
577   symbols = cons (x, symbols);
578   return x;
579 }
580
581 scm *
582 make_symbol (char const *s)
583 {
584   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
585   return x ? x : internal_make_symbol (s);
586 }
587
588 scm *
589 make_vector (scm *n)
590 {
591   scm *p = alloc (1);
592   p->type = VECTOR;
593   p->length = n->value;
594   p->vector = alloc (n->value);
595   for (int i=0; i<n->value; i++) p->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
596   return p;
597 }
598
599 scm *
600 values (scm *x) ///((args . n))
601 {
602   scm *v = cons (0, x);
603   v->type = VALUES;
604   return v;
605 }
606
607 scm *
608 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
609 {
610   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
611   if (v->type == VALUES)
612     v = v->cdr;
613   return apply_env (consumer, v, a);
614 }
615
616 scm *
617 vector_length (scm *x)
618 {
619   assert (x->type == VECTOR);
620   return make_number (x->length);
621 }
622
623 scm *
624 vector_ref (scm *x, scm *i)
625 {
626   assert (x->type == VECTOR);
627   assert (i->value < x->length);
628   scm *e = &x->vector[i->value];
629   if (e->type == REF) e = e->ref;
630   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
631   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
632   return e;
633 }
634
635 scm *
636 vector_entry (scm *x) {
637   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
638   return x;
639 }
640
641 scm *
642 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
643 {
644   assert (x->type == VECTOR);
645   assert (i->value < x->length);
646   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
647   return &scm_unspecified;
648 }
649
650 scm *
651 lookup (char const *s, scm *a)
652 {
653   if (isdigit (*s) || (*s == '-' && isdigit (*(s+1))))
654     return make_number (atoi (s));
655
656   scm *x;
657   x = internal_lookup_symbol (s);
658   if (x) return x;
659
660   if (*s == '\'') return &symbol_quote;
661   if (*s == '`') return &symbol_quasiquote;
662   if (*s == ',' && *(s+1) == '@') return &symbol_unquote_splicing;
663   if (*s == ',') return &symbol_unquote;
664
665   if (*s == '#' && *(s+1) == '\'') return &symbol_syntax;
666   if (*s == '#' && *(s+1) == '`') return &symbol_quasisyntax;
667   if (*s == '#' && *(s+1) == ',' && *(s+2) == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
668   if (*s == '#' && *(s+1) == ',') return &symbol_unsyntax;
669
670   if (!strcmp (s, "EOF")) {
671     fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
672     return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
673   }
674
675   return internal_make_symbol (s);
676 }
677
678 scm *
679 lookup_char (int c, scm *a)
680 {
681   char buf[2];
682   buf[0] = c;
683   buf[1] = 0;
684   return lookup (buf, a);
685 }
686
687 scm *
688 list_to_vector (scm *x)
689 {
690   temp_number.value = length (x)->value;
691   scm *v = make_vector (&temp_number);
692   scm *p = v->vector;
693   while (x != &scm_nil)
694     {
695       *p++ = *vector_entry (car (x));
696       x = cdr (x);
697     }
698   return v;
699 }
700
701 scm *
702 newline (scm *p) ///((args . n))
703 {
704   int fd = 1;
705   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
706   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
707   fputs ("\n", f);
708   return &scm_unspecified;
709 }
710
711 scm *
712 force_output (scm *p) ///((args . n))
713 {
714   int fd = 1;
715   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
716   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
717   fflush (f);
718 }
719
720 scm *
721 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
722 {
723   scm *r;
724   fprintf (f, "%s", sep);
725   if (x->type == CHAR && x->value == char_nul.value) fprintf (f, "#\\%s", char_nul.name);
726   else if (x->type == CHAR && x->value == char_backspace.value) fprintf (f, "#\\%s", char_backspace.name);
727   else if (x->type == CHAR && x->value == char_tab.value) fprintf (f, "#\\%s", char_tab.name);
728   else if (x->type == CHAR && x->value == char_newline.value) fprintf (f, "#\\%s", char_newline.name);
729   else if (x->type == CHAR && x->value == char_vt.value) fprintf (f, "#\\%s", char_vt.name);
730   else if (x->type == CHAR && x->value == char_page.value) fprintf (f, "#\\%s", char_page.name);
731   else if (x->type == CHAR && x->value == char_return.value) fprintf (f, "#\\%s", char_return.name);
732   else if (x->type == CHAR && x->value == char_space.value) fprintf (f, "#\\%s", char_space.name);
733   else if (x->type == CHAR) fprintf (f, "#\\%c", x->value);
734   else if (x->type == MACRO) {
735     fprintf (f, "(*macro* ");
736     display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
737     fprintf (f, ")");
738   }
739   else if (x->type == NUMBER) fprintf (f, "%d", x->value);
740   else if (x->type == PAIR) {
741     if (car (x) == &scm_circular) {
742       fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
743       return &scm_unspecified;
744     }
745     if (car (x) == &scm_closure) {
746       fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
747       return &scm_unspecified;
748     }
749     if (car (x) == &scm_quote) {
750       fprintf (f, "'");
751       return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
752     }
753     if (!cont) fprintf (f, "(");
754     display_ (f, car (x));
755     if (cdr (x)->type == PAIR)
756       display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
757     else if (cdr (x) != &scm_nil) {
758       fprintf (f, " . ");
759       display_ (f, cdr (x));
760     }
761     if (!cont) fprintf (f, ")");
762   }
763   else if (x->type == VECTOR) {
764     fprintf (f, "#(", x->length);
765     for (int i = 0; i < x->length; i++) {
766       if (x->vector[i].type == VECTOR
767           || (x->vector[i].type == REF
768               && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
769         fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
770       else
771         display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
772     }
773     fprintf (f, ")");
774   }
775   else if (x->type == REF) display_helper (f, x->ref, cont, "", true);
776   else if (builtin_p (x) == &scm_t) fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name);
777   else if (pair_p (x) == &scm_f) fprintf (f, "%s", x->name);
778
779   return &scm_unspecified;
780 }
781
782 // READ
783
784 int
785 ungetchar (int c)
786 {
787   return ungetc (c, stdin);
788 }
789
790 int
791 peekchar ()
792 {
793   int c = getchar ();
794   ungetchar (c);
795   return c;
796 }
797
798 scm *
799 peek_char ()
800 {
801   return make_char (peekchar ());
802 }
803
804 scm *
805 read_char ()
806 {
807   return make_char (getchar ());
808 }
809
810 scm *
811 write_char (scm *x) ///((args . n))
812 {
813   scm *c = car (x);
814   scm *p = cdr (x);
815   int fd = 1;
816   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
817   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
818   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
819   fputc (c->value, f);
820   return c;
821 }
822
823 scm *
824 unget_char (scm *c)
825 {
826   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
827   ungetchar (c->value);
828   return c;
829 }
830
831 int
832 readcomment (int c)
833 {
834   if (c == '\n') return c;
835   return readcomment (getchar ());
836 }
837
838 int
839 readblock (int c)
840 {
841   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
842   return readblock (getchar ());
843 }
844
845 scm *
846 readword (int c, char *w, scm *a)
847 {
848   if (c == EOF && !w) return &scm_nil;
849   if (c == '\n' && !w) return readword (getchar (), w, a);
850   if (c == '\n' && *w == '.' && w[1] == 0) return &scm_dot;
851   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
852   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
853   if (c == '"' && !w) return readstring ();
854   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
855   if (c == '(' && !w) return readlist (a);
856   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
857   if (c == ')' && !w) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
858   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
859   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (",@", a),
860                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
861                                                                          &scm_nil));}
862   if ((c == '\''
863        || c == '`'
864        || c == ',')
865       && !w) {return cons (lookup_char (c, a),
866                                      cons (readword (getchar (), w, a),
867                                            &scm_nil));}
868   if (c == '#' && peekchar () == ',' && !w) {
869     getchar ();
870     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup ("#,@", a),
871                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
872                                                            &scm_nil));}
873     return cons (lookup ("#,", a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
874   }
875   if (c == '#'
876      && (peekchar () == '\''
877          || peekchar () == '`')
878      && !w) {char buf[3] = "#"; buf[1] = getchar (); return cons (lookup (buf, a),
879                           cons (readword (getchar (), w, a),
880                                 &scm_nil));}
881   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
882   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
883   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
884   if (c == '#' && !w && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
885   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
886   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
887   char buf[STRING_MAX] = {0};
888   char ch = c;
889   char *p = w ? w + strlen (w) : buf;
890   *p = ch;
891   *(p+1) = 0;
892   return readword (getchar (), w ? w : buf, a);
893 }
894
895 scm *
896 read_hex ()
897 {
898   int n = 0;
899   int c = peekchar ();
900   while ((c >= '0' && c <= '9')
901          || (c >= 'A' && c <= 'F')
902          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
903     n <<= 4;
904     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
905     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
906     else n+= c - '0';
907     getchar ();
908     c = peekchar ();
909   }
910   return make_number (n);
911 }
912
913 scm *
914 read_character ()
915 {
916   int c = getchar ();
917   if (c >= '0' && c <= '7'
918       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
919     c = c - '0';
920     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
921       c <<= 3;
922       c += getchar () - '0';
923     }
924   }
925   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
926       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
927     char buf[STRING_MAX];
928     char *p = buf;
929     *p++ = c;
930     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
931       *p++ = getchar ();
932     }
933     *p = 0;
934     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
935     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
936     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
937     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
938     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
939     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
940     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
941     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
942     else {
943       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
944       assert (!"char not supported");
945     }
946   }
947   return make_char (c);
948 }
949
950 scm *
951 readstring ()
952 {
953   char buf[STRING_MAX];
954   char *p = buf;
955   int c = getchar ();
956   while (true) {
957     if (c == '"') break;
958     if (c == '\\' && peekchar () == '"') *p++ = getchar ();
959     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); *p++ = '\n';}
960     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
961     else *p++ = c;
962     c = getchar ();
963   }
964   *p = 0;
965   return make_string (buf);
966 }
967
968 int
969 eat_whitespace (int c)
970 {
971   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
972   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
973   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
974   return c;
975 }
976
977 scm *
978 readlist (scm *a)
979 {
980   int c = getchar ();
981   c = eat_whitespace (c);
982   if (c == ')') return &scm_nil;
983   scm *w = readword (c, 0, a);
984   if (w == &scm_dot)
985     return car (readlist (a));
986   return cons (w, readlist (a));
987 }
988
989 scm *
990 read_env (scm *a)
991 {
992   return readword (getchar (), 0, a);
993 }
994
995 scm *
996 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
997 {
998   return cons (cons (make_symbol (name), x), a);
999 }
1000
1001 scm *
1002 mes_environment () ///((internal))
1003 {
1004   scm *a = &scm_nil;
1005
1006   #include "mes.symbols.i"
1007
1008 #if BOOT
1009   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1010   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1011 #endif
1012
1013 #include "string.environment.i"
1014 #include "math.environment.i"
1015 #include "lib.environment.i"
1016 #include "mes.environment.i"
1017 #include "define.environment.i"
1018 #include "type.environment.i"
1019
1020   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1021   return a;
1022 }
1023
1024 scm *
1025 make_lambda (scm *args, scm *body)
1026 {
1027   return cons (&scm_lambda, cons (args, body));
1028 }
1029
1030 scm *
1031 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1032 {
1033   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1034 }
1035
1036 scm *
1037 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1038 {
1039   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1040   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1041   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1042   return &scm_f;
1043 }
1044
1045 scm *
1046 read_file (scm *e, scm *a)
1047 {
1048   if (e == &scm_nil) return e;
1049 #if DEBUG
1050   scm *x = cons (e, read_file (read_env (a), a));
1051   display_ (stderr, x);
1052 #else
1053   return cons (e, read_file (read_env (a), a));
1054 #endif
1055 }
1056
1057 #include "type.c"
1058 #include "define.c"
1059 #include "lib.c"
1060 #include "math.c"
1061 #include "quasiquote.c"
1062 #include "string.c"
1063
1064 int
1065 main (int argc, char *argv[])
1066 {
1067   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1068   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1069   scm *a = mes_environment ();
1070   display_ (stderr, begin (read_file (read_env (a), a), a));
1071   fputs ("", stderr);
1072   return 0;
1073 }