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 }