Add filter-map.
[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 _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 }