mes.c

   1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
   2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
   3  * Copyright © 2016 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   4  *
   5  * This file is part of Mes.
   6  *
   7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
  10  * your option) any later version.
  11  *
  12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #define _GNU_SOURCE
  22 #include <assert.h>
  23 #include <ctype.h>
  24 #include <errno.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 FIXED_PRIMITIVES 1
  33
  34 int ARENA_SIZE = 100000;
  35 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
  36 int GC_SAFETY = 100;
  37
  38 typedef int SCM;
  39 enum type_t {CHAR, CLOSURE, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, REF, SPECIAL, STRING, SYMBOL, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
  40 typedef SCM (*function0_t) (void);
  41 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
  42 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
  43 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
  44 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
  45 typedef struct function_t {
  46   union {
  47     function0_t function0;
  48     function1_t function1;
  49     function2_t function2;
  50     function3_t function3;
  51     functionn_t functionn;
  52   };
  53   int arity;
  54 } function;
  55 struct scm_t;
  56 typedef struct scm_t {
  57   enum type_t type;
  58   union {
  59     char const *name;
  60     SCM string;
  61     SCM car;
  62     SCM ref;
  63     int length;
  64   };
  65   union {
  66     int value;
  67     int function;
  68     SCM cdr;
  69     SCM closure;
  70     SCM macro;
  71     SCM vector;
  72     int hits;
  73   };
  74 } scm;
  75
  76 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
  77 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
  78 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
  79 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
  80 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
  81 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
  82 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
  83 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
  84 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
  85 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
  86
  87 scm scm_symbol_dot = {SYMBOL, "*dot*"};
  88 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
  89 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
  90 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
  91 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
  92
  93 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
  94
  95 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
  96 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
  97 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
  98
  99 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 100 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 101 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
 102 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
 103 scm scm_symbol_write = {SYMBOL, "write"};
 104 scm scm_symbol_display = {SYMBOL, "display"};
 105
 106 scm scm_symbol_mes_version = {SYMBOL, "%version"};
 107 scm scm_symbol_mes_prefix = {SYMBOL, "%prefix"};
 108
 109 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
 110 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
 111 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
 112 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
 113 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
 114
 115 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
 116 scm *g_cells;
 117 scm *g_news = 0;
 118
 119 #include "mes.symbols.h"
 120
 121 SCM tmp;
 122 SCM tmp_num;
 123 SCM tmp_num2;
 124 SCM tmp_num3;
 125 SCM tmp_num4;
 126
 127 function functions[200];
 128 int g_function = 0;
 129
 130 SCM g_symbols = 0;
 131 SCM g_stack = 0;
 132 SCM r0 = 0; // a/env
 133 SCM r1 = 0; // param 1
 134 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
 135 SCM r3 = 0; // continuation
 136
 137 #include "lib.h"
 138 #include "math.h"
 139 #include "mes.h"
 140 #include "posix.h"
 141 #include "reader.h"
 142
 143 #define CAR(x) g_cells[x].car
 144 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
 145 #define HITS(x) g_cells[x].hits
 146 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
 147 #define NAME(x) g_cells[x].name
 148 #define STRING(x) g_cells[x].string
 149 #define TYPE(x) g_cells[x].type
 150 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
 151 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
 152 #define REF(x) g_cells[x].ref
 153 #define VALUE(x) g_cells[x].value
 154 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
 155 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
 156 #define NCAR(x) g_news[x].car
 157 #define NTYPE(x) g_news[x].type
 158
 159 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 160 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
 161 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 162 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
 163 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
 164 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
 165 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
 166
 167 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
 168 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
 169 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0)
 170 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0)
 171
 172 int error (char const* msg, SCM x);
 173 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
 174
 175 SCM
 176 tmp_num_ (int x)
 177 {
 178   g_cells[tmp_num].value = x;
 179   return tmp_num;
 180 }
 181
 182 SCM
 183 tmp_num2_ (int x)
 184 {
 185   g_cells[tmp_num2].value = x;
 186   return tmp_num2;
 187 }
 188
 189 SCM
 190 alloc (int n)
 191 {
 192   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 193   SCM x = g_free.value;
 194   g_free.value += n;
 195   return x;
 196 }
 197
 198 SCM
 199 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 200 {
 201   SCM x = alloc (1);
 202   assert (TYPE (type) == NUMBER);
 203   TYPE (x) = VALUE (type);
 204   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
 205     if (car) CAR (x) = CAR (car);
 206     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 207   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
 208     if (car) CAR (x) = car;
 209     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 210   } else {
 211     CAR (x) = car;
 212     CDR (x) = cdr;
 213   }
 214   return x;
 215 }
 216
 217 SCM
 218 cons (SCM x, SCM y)
 219 {
 220   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
 221   return make_cell (tmp_num, x, y);
 222 }
 223
 224 SCM
 225 car (SCM x)
 226 {
 227   if (TYPE (x) != PAIR) error ("car: not pair: ", x);
 228   return CAR (x);
 229 }
 230
 231 SCM
 232 cdr (SCM x)
 233 {
 234   if (TYPE (x) != PAIR) error ("cdr: not pair: ", x);
 235   return CDR (x);
 236 }
 237
 238 SCM
 239 type_ (SCM x)
 240 {
 241   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
 242 }
 243
 244 SCM
 245 car_ (SCM x)
 246 {
 247   return (TYPE (CAR (x)) == PAIR
 248           || TYPE (CAR (x)) == REF
 249           || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
 250           || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
 251           || TYPE (CAR (x)) == STRING) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
 252 }
 253
 254 SCM
 255 cdr_ (SCM x)
 256 {
 257   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
 258           || TYPE (CDR (x)) == REF
 259           || TYPE (CAR (x)) == SPECIAL
 260           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
 261           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
 262 }
 263
 264 SCM
 265 eq_p (SCM x, SCM y)
 266 {
 267   return (x == y
 268           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
 269                && STRING (x) == STRING (y)))
 270           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
 271               && VALUE (x) == VALUE (y))
 272           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
 273               && VALUE (x) == VALUE (y)))
 274     ? cell_t : cell_f;
 275 }
 276
 277 SCM
 278 set_car_x (SCM x, SCM e)
 279 {
 280   assert (TYPE (x) == PAIR);
 281   CAR (x) = e;
 282   return cell_unspecified;
 283 }
 284
 285 SCM
 286 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
 287 {
 288   if (TYPE (x) != PAIR) error ("set-cdr!: not pair: ", x);
 289   CDR (x) = e;
 290   return cell_unspecified;
 291 }
 292
 293 SCM
 294 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
 295 {
 296   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
 297   if (TYPE (p) != PAIR) error ("set-env!: not pair: ", x);
 298   return set_cdr_x (p, e);
 299 }
 300
 301 SCM
 302 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
 303 {
 304   if (x == cell_nil)
 305     return a;
 306   if (TYPE (x) != PAIR)
 307     return cons (cons (x, y), a);
 308   return cons (cons (car (x), car (y)),
 309                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 310 }
 311
 312 SCM
 313 assq (SCM x, SCM a)
 314 {
 315   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
 316   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
 317 }
 318
 319 SCM
 320 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 321 {
 322   x = assq (x, a);
 323   if (x == cell_f) return cell_undefined;
 324   return cdr (x);
 325 }
 326
 327 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
 328 enum eval_apply_t g_target;
 329
 330 SCM
 331 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
 332 {
 333   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
 334   r1 = e;
 335   r0 = cl;
 336   return cell_unspecified;
 337 }
 338
 339 SCM
 340 eval_apply ()
 341 {
 342   switch (g_target)
 343     {
 344     case EVLIS: goto evlis;
 345     case APPLY: goto apply;
 346     case EVAL: goto eval;
 347     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
 348     case BEGIN: goto begin;
 349     case IF: goto label_if;
 350     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
 351     }
 352
 353  evlis:
 354   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
 355   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
 356   r2 = eval_env (car (r1), r0);
 357   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
 358   return cons (r2, r1);
 359
 360  apply:
 361   switch (TYPE (car (r1)))
 362     {
 363     case FUNCTION: {
 364       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
 365       return call (car (r1), cdr (r1));
 366     }
 367     case CLOSURE:
 368       {
 369         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
 370         SCM formals = cadr (cl);
 371         SCM body = cddr (cl);
 372         SCM aa = cdar (cl);
 373         aa = cdr (aa);
 374         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
 375         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
 376         call_lambda (body, p, aa, r0);
 377         goto begin;
 378       }
 379     case SYMBOL:
 380       {
 381         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
 382           {
 383             r1 = cdr (r1);
 384             goto call_with_values;
 385           }
 386         if (car (r1) == cell_symbol_current_module) return r0;
 387         break;
 388       }
 389     case PAIR:
 390       {
 391         switch (caar (r1))
 392           {
 393           case cell_symbol_lambda:
 394             {
 395               SCM formals = cadr (car (r1));
 396               SCM body = cddr (car (r1));
 397               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
 398               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
 399               call_lambda (body, p, p, r0);
 400               goto begin;
 401             }
 402           }
 403       }
 404     }
 405   SCM e = eval_env (car (r1), r0);
 406   check_apply (e, car (r1));
 407   r1 = cons (e, cdr (r1));
 408   goto apply;
 409
 410  eval:
 411   switch (TYPE (r1))
 412     {
 413     case PAIR:
 414       {
 415         switch (car (r1))
 416           {
 417 #if FIXED_PRIMITIVES
 418           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
 419           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
 420           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 421               return cons (CAR (m), CADR (m));}
 422           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
 423 #endif // FIXED_PRIMITIVES
 424           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
 425           case cell_symbol_begin: goto begin;
 426           case cell_symbol_lambda:
 427             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
 428           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto label_if;}
 429           case cell_symbol_set_x: {
 430             SCM x = eval_env (car (cddr (r1)), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
 431           }
 432           default: {
 433             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
 434             if (x != r1)
 435               {
 436                 if (TYPE (x) == PAIR)
 437                   {
 438                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
 439                     set_car_x (r1, car (x));
 440                   }
 441                 r1 = x;
 442                 goto eval;
 443               }
 444             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 445             r1 = cons (car (r1), m);
 446             goto apply;
 447           }
 448           }
 449       }
 450     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
 451     default: return r1;
 452     }
 453
 454   SCM macro;
 455   SCM expanders;
 456  macro_expand:
 457   if (TYPE (r1) == PAIR
 458       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
 459     {
 460       r1 = cons (macro, CDR (r1));
 461       goto apply;
 462     }
 463   else if (TYPE (r1) == PAIR
 464            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
 465            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
 466            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
 467     {
 468       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
 469       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
 470         {
 471           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
 472           goto apply;
 473         }
 474     }
 475   return r1;
 476
 477   SCM r;
 478  begin:
 479   r = cell_unspecified;
 480   while (r1 != cell_nil) {
 481     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
 482       {
 483         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
 484           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
 485         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
 486           {
 487             SCM f = read_input_file_env (r0);
 488             r1 = append2 (f, cdr (r1));
 489           }
 490       }
 491     if (CDR (r1) == cell_nil)
 492       {
 493         r1 = car (r1);
 494         goto eval;
 495       }
 496     r = eval_env (car (r1), r0);
 497     r1 = CDR (r1);
 498   }
 499   return r;
 500
 501   SCM x;
 502  label_if:
 503   x = eval_env (car (r1), r0);
 504   if (x != cell_f)
 505     {
 506       r1 = cadr (r1);
 507       goto eval;
 508     }
 509   if (cddr (r1) != cell_nil)
 510     {
 511       r1 = car (cddr (r1));
 512       goto eval;
 513     }
 514   return cell_unspecified;
 515
 516   SCM v;
 517  call_with_values:
 518   v = apply_env (car (r1), cell_nil, r0);
 519   if (TYPE (v) == VALUES)
 520     v = CDR (v);
 521   r1 = cons (cadr (r1), v);
 522   goto apply;
 523 }
 524
 525 SCM
 526 call (SCM fn, SCM x)
 527 {
 528   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 529       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
 530     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
 531   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 532       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
 533     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
 534   switch (FUNCTION (fn).arity)
 535     {
 536     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
 537     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
 538     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
 539     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
 540     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
 541     }
 542
 543   return cell_unspecified;
 544 }
 545
 546 SCM
 547 gc_peek_frame ()
 548 {
 549   SCM frame = car (g_stack);
 550   r1 = car (frame);
 551   r2 = cadr (frame);
 552   r3 = car (cddr (frame));
 553   r0 = cadr (cddr (frame));
 554   return frame;
 555 }
 556
 557 SCM
 558 gc_pop_frame ()
 559 {
 560   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
 561   g_stack = cdr (g_stack);
 562   return frame;
 563 }
 564
 565 SCM
 566 gc_push_frame ()
 567 {
 568   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 569   return g_stack = cons (frame, g_stack);
 570 }
 571
 572 SCM
 573 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a)
 574 {
 575   gc_push_frame ();
 576   r1 = p1;
 577   r0 = a;
 578   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
 579     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
 580
 581   SCM r = f ();
 582   gc_pop_frame ();
 583   return r;
 584 }
 585
 586 SCM
 587 evlis_env (SCM m, SCM a)
 588 {
 589   g_target = EVLIS;
 590   return vm_call (eval_apply, m, a);
 591 }
 592
 593 SCM
 594 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
 595 {
 596   g_target = APPLY;
 597   return vm_call (eval_apply, cons (fn, x), a);
 598 }
 599
 600 SCM
 601 eval_env (SCM e, SCM a)
 602 {
 603   g_target = EVAL;
 604   return vm_call (eval_apply, e, a);
 605 }
 606
 607 SCM
 608 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
 609 {
 610   g_target = MACRO_EXPAND;
 611   return vm_call (eval_apply, e, a);
 612 }
 613
 614 SCM
 615 begin_env (SCM e, SCM a)
 616 {
 617   g_target = BEGIN;
 618   return vm_call (eval_apply, e, a);
 619 }
 620
 621 SCM
 622 if_env (SCM e, SCM a)
 623 {
 624   g_target = IF;
 625   return vm_call (eval_apply, e, a);
 626 }
 627
 628 SCM
 629 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
 630 {
 631   g_target = CALL_WITH_VALUES;
 632   return vm_call (eval_apply, cons (producer, cons (consumer, cell_nil)), a);
 633 }
 634
 635 SCM
 636 append2 (SCM x, SCM y)
 637 {
 638   if (x == cell_nil) return y;
 639   assert (TYPE (x) == PAIR);
 640   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 641 }
 642
 643 SCM
 644 append (SCM x) ///((arity . n))
 645  {
 646   if (x == cell_nil) return cell_nil;
 647   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
 648   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 649  }
 650
 651 SCM
 652 cstring_to_list (char const* s)
 653 {
 654   SCM p = cell_nil;
 655   int i = strlen (s);
 656   while (i--)
 657     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
 658   return p;
 659 }
 660
 661 SCM
 662 null_p (SCM x)
 663 {
 664   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
 665 }
 666
 667 SCM
 668 make_symbol_ (SCM s)
 669 {
 670   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
 671   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
 672   g_symbols = cons (x, g_symbols);
 673   return x;
 674 }
 675
 676 SCM
 677 make_symbol (SCM s)
 678 {
 679   SCM x = lookup_symbol_ (s);
 680   return x ? x : make_symbol_ (s);
 681 }
 682
 683 SCM
 684 make_vector (SCM n)
 685 {
 686   int k = VALUE (n);
 687   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
 688   SCM v = alloc (k);
 689   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
 690   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
 691   return x;
 692 }
 693
 694 SCM
 695 arity_ (SCM x)
 696 {
 697   assert (TYPE (x) == FUNCTION);
 698   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
 699 }
 700
 701 SCM
 702 values (SCM x) ///((arity . n))
 703 {
 704   SCM v = cons (0, x);
 705   TYPE (v) = VALUES;
 706   return v;
 707 }
 708
 709 SCM
 710 vector_length (SCM x)
 711 {
 712   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 713   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
 714 }
 715
 716 SCM
 717 vector_ref (SCM x, SCM i)
 718 {
 719   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 720   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 721   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
 722   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
 723   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
 724   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
 725   return e;
 726 }
 727
 728 SCM
 729 vector_entry (SCM x) {
 730   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
 731   return x;
 732 }
 733
 734 SCM
 735 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
 736 {
 737   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 738   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 739   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
 740   return cell_unspecified;
 741 }
 742
 743 SCM
 744 list_to_vector (SCM x)
 745 {
 746   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
 747   SCM v = make_vector (tmp_num);
 748   SCM p = VECTOR (v);
 749   while (x != cell_nil)
 750     {
 751       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
 752       x = cdr (x);
 753     }
 754   return v;
 755 }
 756
 757 SCM
 758 vector_to_list (SCM v)
 759 {
 760   SCM x = cell_nil;
 761   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
 762     SCM e = VECTOR (v)+i;
 763     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
 764     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
 765   }
 766   return x;
 767 }
 768
 769 void
 770 make_tmps (scm* cells)
 771 {
 772   tmp = g_free.value++;
 773   cells[tmp].type = CHAR;
 774   tmp_num = g_free.value++;
 775   cells[tmp_num].type = NUMBER;
 776   tmp_num2 = g_free.value++;
 777   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
 778   tmp_num3 = g_free.value++;
 779   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
 780   tmp_num4 = g_free.value++;
 781   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
 782 }
 783
 784 //\f Jam Collector
 785 SCM g_symbol_max;
 786 bool g_debug = false;
 787
 788 SCM
 789 gc_up_arena ()
 790 {
 791   ARENA_SIZE *= 2;
 792   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 793   if (!p) error (strerror (errno), MAKE_NUMBER (g_free.value));
 794   g_cells = (scm*)p;
 795   g_cells++;
 796   gc_init_news ();
 797 }
 798
 799 SCM
 800 gc ()
 801 {
 802   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
 803   g_free.value = 1;
 804   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
 805   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
 806     gc_copy (i);
 807   make_tmps (g_news);
 808   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
 809   SCM new = gc_copy (g_stack);
 810   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, g_stack);
 811   g_stack = new;
 812   return gc_loop (1);
 813 }
 814
 815 SCM
 816 gc_loop (SCM scan)
 817 {
 818   while (scan < g_free.value)
 819     {
 820       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
 821           || NTYPE (scan) == FUNCTION
 822           || NTYPE (scan) == KEYWORD
 823           || NTYPE (scan) == MACRO
 824           || NTYPE (scan) == PAIR
 825           || NTYPE (scan) == REF
 826           || scan == 1 // null
 827           || NTYPE (scan) == SPECIAL
 828           || NTYPE (scan) == STRING
 829           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
 830         {
 831           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
 832           gc_relocate_car (scan, car);
 833         }
 834       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
 835            || NTYPE (scan) == MACRO
 836            || NTYPE (scan) == PAIR
 837            || NTYPE (scan) == VALUES)
 838           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
 839         {
 840           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
 841           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
 842         }
 843       scan++;
 844     }
 845   return gc_flip ();
 846 }
 847
 848 SCM
 849 gc_copy (SCM old)
 850 {
 851   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
 852   SCM new = g_free.value++;
 853   g_news[new] = g_cells[old];
 854   if (NTYPE (new) == VECTOR)
 855     {
 856       g_news[new].vector = g_free.value;
 857       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
 858         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
 859     }
 860   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
 861   g_cells[old].car = new;
 862   return new;
 863 }
 864
 865 SCM
 866 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
 867 {
 868   g_news[new].car = car;
 869   return cell_unspecified;
 870 }
 871
 872 SCM
 873 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
 874 {
 875   g_news[new].cdr = cdr;
 876   return cell_unspecified;
 877 }
 878
 879 SCM
 880 gc_flip ()
 881 {
 882   scm *cells = g_cells;
 883   g_cells = g_news;
 884   g_news = cells;
 885   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
 886   return g_stack;
 887 }
 888
 889 //\f Environment setup
 890 SCM
 891 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
 892 {
 893   return cons (cons (key, value), alist);
 894 }
 895
 896 SCM
 897 gc_init_cells ()
 898 {
 899   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 900   g_cells[0].type = VECTOR;
 901   g_cells[0].length = 1000;
 902   g_cells[0].vector = 0;
 903   g_cells++;
 904   g_cells[0].type = CHAR;
 905   g_cells[0].value = 'c';
 906 }
 907
 908 SCM
 909 gc_init_news ()
 910 {
 911   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
 912   g_news[0].type = VECTOR;
 913   g_news[0].length = 1000;
 914   g_news[0].vector = 0;
 915   g_news++;
 916   g_news[0].type = CHAR;
 917   g_news[0].value = 'n';
 918 }
 919
 920 SCM
 921 mes_symbols () ///((internal))
 922 {
 923   gc_init_cells ();
 924   gc_init_news ();
 925
 926 #include "mes.symbols.i"
 927
 928   g_symbol_max = g_free.value;
 929   make_tmps (g_cells);
 930
 931   g_symbols = 0;
 932   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
 933     g_symbols = cons (i, g_symbols);
 934
 935   SCM a = cell_nil;
 936
 937 #include "mes.symbol-names.i"
 938
 939   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
 940   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
 941
 942 #if BOOT
 943   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
 944 #endif
 945   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
 946   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
 947   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
 948   a = acons (cell_closure, a, a);
 949
 950   return a;
 951 }
 952
 953 SCM
 954 mes_builtins (SCM a)
 955 {
 956 #include "mes.i"
 957
 958 #include "lib.i"
 959 #include "math.i"
 960 #include "posix.i"
 961 #include "reader.i"
 962
 963 #include "lib.environment.i"
 964 #include "math.environment.i"
 965 #include "mes.environment.i"
 966 #include "posix.environment.i"
 967 #include "reader.environment.i"
 968
 969   return a;
 970 }
 971
 972 SCM
 973 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
 974 {
 975   r0 = a;
 976   r1 = MAKE_CHAR (0);
 977   r2 = MAKE_CHAR (0);
 978   r3 = MAKE_CHAR (0);
 979   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
 980   return r0;
 981 }
 982
 983 SCM
 984 mes_environment () ///((internal))
 985 {
 986   SCM a = mes_symbols ();
 987   return mes_g_stack (a);
 988 }
 989
 990 SCM
 991 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
 992 {
 993   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
 994 }
 995
 996 SCM
 997 lookup_macro (SCM x, SCM a)
 998 {
 999   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1000   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1001   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1002   return cell_f;
1003 }
1004
1005 FILE *g_stdin;
1006 #include "lib.c"
1007 #include "math.c"
1008 #include "posix.c"
1009 #include "reader.c"
1010
1011 int
1012 main (int argc, char *argv[])
1013 {
1014   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1015   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1016   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1017   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes " VERSION);
1018   g_stdin = stdin;
1019   r0 = mes_environment ();
1020   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1021     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1022   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1023   stderr_ (begin_env (program, r0));
1024   fputs ("", stderr);
1025   gc (g_stack);
1026   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1027   return 0;
1028 }