b2b545657e1dfa35971963b2fc20f0ac0c302b2b
[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 <limits.h>
25 #include <stdio.h>
26 #include <string.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <stdbool.h>
29
30 #define DEBUG 0
31 #define QUASIQUOTE 1
32
33 enum type {CHAR, MACRO, NUMBER, PAIR, SCM, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR,
34            FUNCTION0, FUNCTION1, FUNCTION2, FUNCTION3, FUNCTIONn};
35 struct scm_t;
36 typedef struct scm_t* (*function0_t) (void);
37 typedef struct scm_t* (*function1_t) (struct scm_t*);
38 typedef struct scm_t* (*function2_t) (struct scm_t*, struct scm_t*);
39 typedef struct scm_t* (*function3_t) (struct scm_t*, struct scm_t*, struct scm_t*);
40 typedef struct scm_t* (*functionn_t) (struct scm_t*);
41
42 typedef struct scm_t {
43   enum type type;
44   union {
45     char const *name;
46     struct scm_t* string;
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:");
380       display_ (stderr, e);
381       fprintf (stderr, "\n");
382       assert (!"unbound variable");
383     }
384     return y;
385   }
386   else if (e->type != PAIR)
387     return e;
388   else if (e->car->type != PAIR)
389     {
390       if (e->car == &symbol_quote)
391         return cadr (e);
392       if (e->car == &symbol_syntax)
393         return e;
394       if (e->car == &symbol_begin)
395         return begin (e, a);
396       if (e->car == &scm_lambda)
397         return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
398       if (e->car == &scm_closure)
399         return e;
400       if (e->car == &symbol_if)
401         return builtin_if (cdr (e), a);
402 #if !BOOT
403       if (e->car == &symbol_define)
404         return define (e, a);
405       if (e->car == &symbol_define_macro)
406         return define (e, a);
407 #else
408       if (e->car == &symbol_define) {
409         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
410         display_ (stderr,
411                   e->cdr->car->type == SYMBOL
412                   ? e->cdr->car->string
413                   : e->cdr->car->car->string);
414         fprintf (stderr, "\n");
415       }
416       assert (e->car != &symbol_define);
417       assert (e->car != &symbol_define_macro);
418 #endif
419       if (e->car == &symbol_set_x)
420         return set_env_x (cadr (e), builtin_eval (caddr (e), a), a);
421 #if QUASIQUOTE
422       if (e->car == &symbol_unquote)
423         return builtin_eval (cadr (e), a);
424       if (e->car == &symbol_quasiquote)
425         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
426       if (e->car == &symbol_unsyntax)
427         return builtin_eval (cadr (e), a);
428       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
429         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
430 #endif //QUASIQUOTE
431     }
432   return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
433 }
434
435 scm *
436 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
437 {
438   scm *macro;
439   if (e->type == PAIR
440       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
441     return expand_macro_env (apply_env (macro, e->cdr, a), a);
442   return e;
443 }
444
445 scm *
446 begin (scm *e, scm *a)
447 {
448   scm *r = &scm_unspecified;
449   while (e != &scm_nil) {
450     r = builtin_eval (e->car, a);
451     e = e->cdr;
452   }
453   return r;
454 }
455
456 scm *
457 builtin_if (scm *e, scm *a)
458 {
459   if (builtin_eval (car (e), a) != &scm_f)
460     return builtin_eval (cadr (e), a);
461   if (cddr (e) != &scm_nil)
462     return builtin_eval (caddr (e), a);
463   return &scm_unspecified;
464 }
465
466 //Helpers
467
468 scm *
469 display (scm *x) ///((args . n))
470 {
471   scm *e = car (x);
472   scm *p = cdr (x);
473   int fd = 1;
474   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
475   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
476   return display_helper (f, e, false, "", false);
477 }
478
479 scm *
480 display_ (FILE* f, scm *x)
481 {
482   return display_helper (f, x, false, "", false);
483 }
484
485 scm *
486 call (scm *fn, scm *x)
487 {
488   if (fn->type == FUNCTION0)
489     return fn->function0 ();
490   if (x->car->type == VALUES)
491     x = cons (x->car->cdr->car, &scm_nil);
492   if (fn->type == FUNCTION1)
493     return fn->function1 (car (x));
494   if (fn->type == FUNCTION2)
495     return fn->function2 (car (x), cadr (x));
496   if (fn->type == FUNCTION3)
497     return fn->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
498   if (fn->type == FUNCTIONn)
499     return fn->functionn (x);
500   return &scm_unspecified;
501 }
502
503 scm *
504 append2 (scm *x, scm *y)
505 {
506   if (x == &scm_nil) return y;
507   assert (x->type == PAIR);
508   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
509 }
510
511 scm *
512 append (scm *x) ///((args . n))
513  {
514   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
515   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
516  }
517
518 scm *
519 make_char (int x)
520 {
521   scm *p = alloc (1);
522   p->type = CHAR;
523   p->value = x;
524   return p;
525 }
526
527 scm *
528 make_macro (scm *name, scm *x)
529 {
530   scm *p = alloc (1);
531   p->type = MACRO;
532   p->macro = x;
533   p->string = name->string;
534   return p;
535 }
536
537 scm *
538 make_number (int x)
539 {
540   scm *p = alloc (1);
541   p->type = NUMBER;
542   p->value = x;
543   return p;
544 }
545
546 scm *
547 make_ref (scm *x)
548 {
549   scm *p = alloc (1);
550   p->type = REF;
551   p->ref = x;
552   return p;
553 }
554
555 scm *
556 make_string (scm *x)
557 {
558   scm *p = alloc (1);
559   p->type = STRING;
560   p->string = x;
561   return p;
562 }
563
564 scm *
565 cstring_to_list (char const* s)
566 {
567   scm *p = &scm_nil;
568   while (s && *s)
569     p = append2 (p, cons (make_char (*s++), &scm_nil));
570   return p;
571 }
572
573 scm *symbols = 0;
574
575 scm *
576 list_of_char_equal_p (scm *a, scm *b)
577 {
578   while (a != &scm_nil && b != &scm_nil && a->car->value == b->car->value) {
579     assert (a->car->type == CHAR);
580     assert (b->car->type == CHAR);
581     a = a->cdr;
582     b = b->cdr;
583   }
584   return (a == &scm_nil && b == &scm_nil) ? &scm_t : &scm_f;
585 }
586
587 scm *
588 internal_lookup_symbol (scm *s)
589 {
590   scm *x = symbols;
591   while (x) {
592     // FIXME: .string and .name is the same field; .name is used as a
593     // handy static field initializer.  A string can only be mistaken
594     // for a cell with type == PAIR for the one character long,
595     // zero-padded #\etx.
596     if (x->car->string->type != PAIR)
597       x->car->string = cstring_to_list (x->car->name);
598     if (list_of_char_equal_p (x->car->string, s) == &scm_t) break;
599     x = x->cdr;
600   }
601   if (x) x = x->car;
602   return x;
603 }
604
605 scm *
606 internal_make_symbol (scm *s)
607 {
608   scm *x = alloc (1);
609   x->type = SYMBOL;
610   x->string = s;
611   x->value = 0;
612   symbols = cons (x, symbols);
613   return x;
614 }
615
616 scm *
617 make_symbol (scm *s)
618 {
619   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
620   return x ? x : internal_make_symbol (s);
621 }
622
623 scm *
624 make_vector (scm *n)
625 {
626   scm *p = alloc (1);
627   p->type = VECTOR;
628   p->length = n->value;
629   p->vector = alloc (n->value);
630   for (int i=0; i<n->value; i++) p->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
631   return p;
632 }
633
634 scm *
635 values (scm *x) ///((args . n))
636 {
637   scm *v = cons (0, x);
638   v->type = VALUES;
639   return v;
640 }
641
642 scm *
643 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
644 {
645   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
646   if (v->type == VALUES)
647     v = v->cdr;
648   return apply_env (consumer, v, a);
649 }
650
651 scm *
652 vector_length (scm *x)
653 {
654   assert (x->type == VECTOR);
655   return make_number (x->length);
656 }
657
658 scm *
659 vector_ref (scm *x, scm *i)
660 {
661   assert (x->type == VECTOR);
662   assert (i->value < x->length);
663   scm *e = &x->vector[i->value];
664   if (e->type == REF) e = e->ref;
665   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
666   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
667   return e;
668 }
669
670 scm *
671 vector_entry (scm *x) {
672   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
673   return x;
674 }
675
676 scm *
677 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
678 {
679   assert (x->type == VECTOR);
680   assert (i->value < x->length);
681   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
682   return &scm_unspecified;
683 }
684
685 scm *
686 lookup (scm *s, scm *a)
687 {
688   if (isdigit (s->car->value) || (s->car->value == '-' && s->cdr != &scm_nil)) {
689     scm *p = s;
690     int sign = 1;
691     if (s->car->value == '-') {
692       sign = -1;
693       p = s->cdr;
694     }
695     int n = 0;
696     while (p != &scm_nil && isdigit (p->car->value)) {
697       n *= 10;
698       n += p->car->value - '0';
699       p = p->cdr;
700     }
701     if (p == &scm_nil) return make_number (n * sign);
702   }
703   
704   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
705   if (x) return x;
706
707   if (s->cdr == &scm_nil) {
708     if (s->car->value == '\'') return &symbol_quote;
709     if (s->car->value == '`') return &symbol_quasiquote;
710     if (s->car->value == ',') return &symbol_unquote;
711   }
712   else if (s->cdr->cdr == &scm_nil) {
713     if (s->car->value == ',' && s->cdr->car->value == '@') return &symbol_unquote_splicing;
714     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '\'') return &symbol_syntax;
715     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '`') return &symbol_quasisyntax;
716     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',') return &symbol_unsyntax;
717   }
718   else if (s->cdr->cdr->cdr == &scm_nil) {
719     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',' && s->cdr->cdr->car->value == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
720     if (s->car->value == 'E' && s->cdr->car->value == 'O' && s->cdr->cdr->car->value == 'F') {
721       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
722       return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
723     }
724   }
725
726   return internal_make_symbol (s);
727 }
728
729 scm *
730 lookup_char (int c, scm *a)
731 {
732   return lookup (cons (make_char (c), &scm_nil), a);
733 }
734
735 scm *
736 list_to_vector (scm *x)
737 {
738   temp_number.value = length (x)->value;
739   scm *v = make_vector (&temp_number);
740   scm *p = v->vector;
741   while (x != &scm_nil)
742     {
743       *p++ = *vector_entry (car (x));
744       x = cdr (x);
745     }
746   return v;
747 }
748
749 scm *
750 newline (scm *p) ///((args . n))
751 {
752   int fd = 1;
753   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
754   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
755   fputs ("\n", f);
756   return &scm_unspecified;
757 }
758
759 scm *
760 force_output (scm *p) ///((args . n))
761 {
762   int fd = 1;
763   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
764   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
765   fflush (f);
766 }
767
768 scm *
769 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
770 {
771   scm *r;
772   fprintf (f, "%s", sep);
773   if (x->type == CHAR && x->value == char_nul.value) fprintf (f, "#\\%s", char_nul.name);
774   else if (x->type == CHAR && x->value == char_backspace.value) fprintf (f, "#\\%s", char_backspace.name);
775   else if (x->type == CHAR && x->value == char_tab.value) fprintf (f, "#\\%s", char_tab.name);
776   else if (x->type == CHAR && x->value == char_newline.value) fprintf (f, "#\\%s", char_newline.name);
777   else if (x->type == CHAR && x->value == char_vt.value) fprintf (f, "#\\%s", char_vt.name);
778   else if (x->type == CHAR && x->value == char_page.value) fprintf (f, "#\\%s", char_page.name);
779   else if (x->type == CHAR && x->value == char_return.value) fprintf (f, "#\\%s", char_return.name);
780   else if (x->type == CHAR && x->value == char_space.value) fprintf (f, "#\\%s", char_space.name);
781   else if (x->type == CHAR) fprintf (f, "#\\%c", x->value);
782   else if (x->type == MACRO) {
783     fprintf (f, "(*macro* ");
784     display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
785     fprintf (f, ")");
786   }
787   else if (x->type == NUMBER) fprintf (f, "%d", x->value);
788   else if (x->type == PAIR) {
789     if (car (x) == &scm_circular) {
790       fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
791       return &scm_unspecified;
792     }
793     if (car (x) == &scm_closure) {
794       fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
795       return &scm_unspecified;
796     }
797     if (car (x) == &scm_quote) {
798       fprintf (f, "'");
799       return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
800     }
801     if (!cont) fprintf (f, "(");
802     display_ (f, car (x));
803     if (cdr (x)->type == PAIR)
804       display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
805     else if (cdr (x) != &scm_nil) {
806       fprintf (f, " . ");
807       display_ (f, cdr (x));
808     }
809     if (!cont) fprintf (f, ")");
810   }
811   else if (x->type == VECTOR) {
812     fprintf (f, "#(", x->length);
813     for (int i = 0; i < x->length; i++) {
814       if (x->vector[i].type == VECTOR
815           || (x->vector[i].type == REF
816               && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
817         fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
818       else
819         display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
820     }
821     fprintf (f, ")");
822   }
823   else if (x->type == REF) display_helper (f, x->ref, cont, "", true);
824   else if (builtin_p (x) == &scm_t) fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name);
825   else if (x->type != PAIR && x->string) {
826     scm *p = x->string;
827     assert (p);
828     while (p != &scm_nil) {
829       assert (p->car->type == CHAR);
830       fputc (p->car->value, f);
831       p = p->cdr;
832     }
833   }
834   else if (x->type != PAIR && x->name) fprintf (f, "%s", x->name);
835
836   return &scm_unspecified;
837 }
838
839 // READ
840
841 int
842 ungetchar (int c)
843 {
844   return ungetc (c, stdin);
845 }
846
847 int
848 peekchar ()
849 {
850   int c = getchar ();
851   ungetchar (c);
852   return c;
853 }
854
855 scm *
856 peek_char ()
857 {
858   return make_char (peekchar ());
859 }
860
861 scm *
862 read_char ()
863 {
864   return make_char (getchar ());
865 }
866
867 scm *
868 write_char (scm *x) ///((args . n))
869 {
870   scm *c = car (x);
871   scm *p = cdr (x);
872   int fd = 1;
873   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
874   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
875   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
876   fputc (c->value, f);
877   return c;
878 }
879
880 scm *
881 unget_char (scm *c)
882 {
883   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
884   ungetchar (c->value);
885   return c;
886 }
887
888 int
889 readcomment (int c)
890 {
891   if (c == '\n') return c;
892   return readcomment (getchar ());
893 }
894
895 int
896 readblock (int c)
897 {
898   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
899   return readblock (getchar ());
900 }
901
902 scm *
903 readword (int c, scm *w, scm *a)
904 {
905   if (c == EOF && w == &scm_nil) return &scm_nil;
906   if (c == '\n' && w == &scm_nil) return readword (getchar (), w, a);
907   if (c == '\n' && w->car->value == '.' && w->cdr == &scm_nil) return &scm_dot;
908   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
909   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
910   if (c == '"' && w == &scm_nil) return readstring ();
911   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
912   if (c == '(' && w == &scm_nil) return readlist (a);
913   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
914   if (c == ')' && w == &scm_nil) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
915   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
916   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (symbol_unquote_splicing.string, a),
917                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
918                                                                          &scm_nil));}
919   if ((c == '\''
920        || c == '`'
921        || c == ',')
922       && w == &scm_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
923                                      cons (readword (getchar (), w, a),
924                                            &scm_nil));}
925   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == &scm_nil) {
926     getchar ();
927     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (symbol_unsyntax_splicing.string, a),
928                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
929                                                            &scm_nil));}
930     return cons (lookup (symbol_unsyntax.string, a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
931   }
932   if (c == '#'
933      && (peekchar () == '\''
934          || peekchar () == '`')
935       && w == &scm_nil) {return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (getchar ()), &scm_nil)), a),
936                           cons (readword (getchar (), w, a),
937                                 &scm_nil));}
938   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
939   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
940   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
941   if (c == '#' && w == &scm_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
942   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
943   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
944   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), &scm_nil)), a);
945 }
946
947 scm *
948 read_hex ()
949 {
950   int n = 0;
951   int c = peekchar ();
952   while ((c >= '0' && c <= '9')
953          || (c >= 'A' && c <= 'F')
954          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
955     n <<= 4;
956     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
957     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
958     else n+= c - '0';
959     getchar ();
960     c = peekchar ();
961   }
962   return make_number (n);
963 }
964
965 scm *
966 read_character ()
967 {
968   int c = getchar ();
969   if (c >= '0' && c <= '7'
970       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
971     c = c - '0';
972     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
973       c <<= 3;
974       c += getchar () - '0';
975     }
976   }
977   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
978       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
979     char buf[10];
980     char *p = buf;
981     *p++ = c;
982     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
983       *p++ = getchar ();
984     }
985     *p = 0;
986     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
987     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
988     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
989     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
990     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
991     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
992     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
993     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
994     else {
995       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
996       assert (!"char not supported");
997     }
998   }
999   return make_char (c);
1000 }
1001
1002 scm *
1003 append_char (scm *x, int i)
1004 {
1005   return append2 (x, cons (make_char (i), &scm_nil));
1006 }
1007
1008 scm *
1009 readstring ()
1010 {
1011   scm *p = &scm_nil;
1012   int c = getchar ();
1013   while (true) {
1014     if (c == '"') break;
1015     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1016     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1017     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1018     else p = append_char (p, c);
1019     c = getchar ();
1020   }
1021   return make_string (p);
1022 }
1023
1024 int
1025 eat_whitespace (int c)
1026 {
1027   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1028   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1029   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1030   return c;
1031 }
1032
1033 scm *
1034 readlist (scm *a)
1035 {
1036   int c = getchar ();
1037   c = eat_whitespace (c);
1038   if (c == ')') return &scm_nil;
1039   scm *w = readword (c, &scm_nil, a);
1040   if (w == &scm_dot)
1041     return car (readlist (a));
1042   return cons (w, readlist (a));
1043 }
1044
1045 scm *
1046 read_env (scm *a)
1047 {
1048   return readword (getchar (), &scm_nil, a);
1049 }
1050
1051 scm *
1052 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
1053 {
1054   return cons (cons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x), a);
1055 }
1056
1057 scm *
1058 mes_environment () ///((internal))
1059 {
1060   scm *a = &scm_nil;
1061
1062   #include "mes.symbols.i"
1063
1064 #if BOOT
1065   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1066   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1067 #endif
1068
1069 #include "string.environment.i"
1070 #include "math.environment.i"
1071 #include "lib.environment.i"
1072 #include "mes.environment.i"
1073 #include "define.environment.i"
1074 #include "type.environment.i"
1075
1076   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1077   return a;
1078 }
1079
1080 scm *
1081 make_lambda (scm *args, scm *body)
1082 {
1083   return cons (&scm_lambda, cons (args, body));
1084 }
1085
1086 scm *
1087 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1088 {
1089   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1090 }
1091
1092 scm *
1093 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1094 {
1095   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1096   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1097   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1098   return &scm_f;
1099 }
1100
1101 scm *
1102 read_file (scm *e, scm *a)
1103 {
1104   if (e == &scm_nil) return e;
1105 #if DEBUG
1106   scm *x = cons (e, read_file (read_env (a), a));
1107   display_ (stderr, x);
1108 #else
1109   return cons (e, read_file (read_env (a), a));
1110 #endif
1111 }
1112
1113 #include "type.c"
1114 #include "define.c"
1115 #include "lib.c"
1116 #include "math.c"
1117 #include "quasiquote.c"
1118 #include "string.c"
1119
1120 int
1121 main (int argc, char *argv[])
1122 {
1123   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1124   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1125   scm *a = mes_environment ();
1126   display_ (stderr, begin (read_file (read_env (a), a), a));
1127   fputs ("", stderr);
1128   return 0;
1129 }