core: Increase GC safety.
[mes.git] / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 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 #if __GNUC__
23 #define  __NYACC__ 0
24 #define NYACC
25 #define NYACC2
26 #include <assert.h>
27 #include <ctype.h>
28 #include <errno.h>
29 #include <limits.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdbool.h>
34 #else
35 typedef int bool;
36 #define  __NYACC__ 1
37 #define NYACC nyacc
38 #define NYACC2 nyacc2
39 #endif
40
41 #define DEBUG 0
42 #define FIXED_PRIMITIVES 1
43
44 int ARENA_SIZE = 100000;
45 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
46 int GC_SAFETY = 1000;
47
48 typedef int SCM;
49 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
50 typedef SCM (*function0_t) (void);
51 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
52 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
53 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
54 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
55 struct function {
56   union {
57     function0_t function0;
58     function1_t function1;
59     function2_t function2;
60     function3_t function3;
61     functionn_t functionn;
62   } NYACC;
63   int arity;
64   char const *name;
65 };
66 struct scm {
67   enum type_t type;
68   union {
69     char const* name;
70     SCM string;
71     SCM car;
72     SCM ref;
73     int length;
74   } NYACC;
75   union {
76     int value;
77     int function;
78     SCM cdr;
79     SCM closure;
80     SCM continuation;
81     SCM macro;
82     SCM vector;
83     int hits;
84   } NYACC2;
85 };
86
87 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
88 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
89 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
90 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
91 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
92 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
93 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
94 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
95 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
96 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
97
98 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
99 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
100 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
101 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
102 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
103 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
104
105 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
106 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
107 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
108
109 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
110 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
111 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
112 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
113 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
114 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
115 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
116 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
117
118 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
119 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
120 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
121 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
122 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
123 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
124
125 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
126 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
127 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
128
129 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
130 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
131 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
132 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
133 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
134
135 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
136 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
137 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
138 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
139 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
140 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
141
142 //FIXED_PRIMITIVES
143 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
144 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
145 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
146 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
147
148 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
149 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
150 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
151 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
152 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
153 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
154 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
155 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
156 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
157 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
158 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
159 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
160 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
161
162 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
163 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
164
165 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
166
167
168 int g_free = 0;
169 struct scm *g_cells;
170 struct scm *g_news = 0;
171 SCM g_symbol_max;
172 bool g_debug = false;
173
174 #include "mes.symbols.h"
175
176 SCM tmp;
177 SCM tmp_num;
178 SCM tmp_num2;
179
180 struct function g_functions[200];
181 int g_function = 0;
182
183 SCM g_continuations = 0;
184 SCM g_symbols = 0;
185 SCM g_stack = 0;
186 SCM r0 = 0; // a/env
187 SCM r1 = 0; // param 1
188 SCM r2 = 0; // save 2+load/dump
189 SCM r3 = 0; // continuation
190
191 #include "gc.h"
192 #include "lib.h"
193 #include "math.h"
194 #include "mes.h"
195 #include "posix.h"
196 #include "reader.h"
197 #include "vector.h"
198
199 #define CAR(x) g_cells[x].car
200 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
201 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
202 #define HITS(x) g_cells[x].hits
203 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
204 #define NAME(x) g_cells[x].name
205 #define STRING(x) g_cells[x].string
206 #define TYPE(x) g_cells[x].type
207 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
208 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
209 #define REF(x) g_cells[x].ref
210 #define VALUE(x) g_cells[x].value
211 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
212 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
213
214 #define NTYPE(x) g_news[x].type
215
216 #define NCAR(x) g_news[x].car
217 #define NLENGTH(x) g_news[x].length
218
219 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
220 #define NVALUE(x) g_news[x].value
221 #define NVECTOR(x) g_news[x].vector
222
223
224 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
225 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
226 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
227 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
228 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
229 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
230 #define CDDDR(x) CDR (CDR (CDR (x)))
231 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
232
233 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
234 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
235 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
236 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
237 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
238
239 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM a);
240 char const* itoa(int);
241
242 #define eputs(s) fputs(s, stderr)
243
244 SCM
245 tmp_num_ (int x)
246 {
247   g_cells[tmp_num].value = x;
248   return tmp_num;
249 }
250
251 SCM
252 tmp_num2_ (int x)
253 {
254   g_cells[tmp_num2].value = x;
255   return tmp_num2;
256 }
257
258 SCM
259 alloc (int n)
260 {
261   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
262   SCM x = g_free;
263   g_free += n;
264   return x;
265 }
266
267 SCM
268 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
269 {
270   SCM x = alloc (1);
271   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
272   TYPE (x) = VALUE (type);
273   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
274     if (car) CAR (x) = CAR (car);
275     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
276   } else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
277     if (car) CAR (x) = car;
278     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
279   } else {
280     CAR (x) = car;
281     CDR (x) = cdr;
282   }
283   return x;
284 }
285
286 SCM
287 make_symbol_ (SCM s)
288 {
289   g_cells[tmp_num].value = TSYMBOL;
290   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
291   g_symbols = cons (x, g_symbols);
292   return x;
293 }
294
295 SCM
296 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
297 {
298   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
299     assert (TYPE (car (a)) == TCHAR);
300     assert (TYPE (car (b)) == TCHAR);
301     a = cdr (a);
302     b = cdr (b);
303   }
304   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
305 }
306
307 SCM
308 lookup_symbol_ (SCM s)
309 {
310   SCM x = g_symbols;
311   while (x) {
312     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
313     x = cdr (x);
314   }
315   if (x) x = car (x);
316   if (!x) x = make_symbol_ (s);
317   return x;
318 }
319
320 SCM
321 type_ (SCM x)
322 {
323   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
324 }
325
326 SCM
327 car_ (SCM x)
328 {
329   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
330           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
331               || TYPE (CAR (x)) == TREF
332               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
333               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
334               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
335 }
336
337 SCM
338 cdr_ (SCM x)
339 {
340   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
341           || TYPE (CDR (x)) == TREF
342           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
343           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
344           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
345 }
346
347 SCM
348 arity_ (SCM x)
349 {
350   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
351   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
352 }
353
354 SCM
355 cons (SCM x, SCM y)
356 {
357   g_cells[tmp_num].value = TPAIR;
358   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
359 }
360
361 SCM
362 car (SCM x)
363 {
364   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
365   return CAR (x);
366 }
367
368 SCM
369 cdr (SCM x)
370 {
371   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
372   return CDR (x);
373 }
374
375 SCM
376 list (SCM x) ///((arity . n))
377 {
378   return x;
379 }
380
381 SCM
382 null_p (SCM x)
383 {
384   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
385 }
386
387 SCM
388 eq_p (SCM x, SCM y)
389 {
390   return (x == y
391           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
392                && STRING (x) == STRING (y)))
393           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
394               && VALUE (x) == VALUE (y))
395           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
396               && VALUE (x) == VALUE (y)))
397     ? cell_t : cell_f;
398 }
399
400 SCM
401 values (SCM x) ///((arity . n))
402 {
403   SCM v = cons (0, x);
404   TYPE (v) = TVALUES;
405   return v;
406 }
407
408 SCM
409 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
410 {
411   return cons (cons (key, value), alist);
412 }
413
414 // MIMI_MES lib.c?
415 SCM
416 length (SCM x)
417 {
418   int n = 0;
419   while (x != cell_nil)
420     {
421       n++;
422       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
423       x = cdr (x);
424     }
425   return MAKE_NUMBER (n);
426 }
427
428 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
429
430 SCM
431 error (SCM key, SCM x)
432 {
433   SCM throw;
434   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
435     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
436   display_error_ (key);
437   eputs (": ");
438   display_error_ (x);
439   eputs ("\n");
440   assert (!"error");
441 }
442
443 SCM
444 cstring_to_list (char const* s)
445 {
446   SCM p = cell_nil;
447   int i = strlen (s);
448   while (i--)
449     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
450   return p;
451 }
452
453 SCM
454 append2 (SCM x, SCM y)
455 {
456   if (x == cell_nil) return y;
457   assert (TYPE (x) == TPAIR);
458   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
459 }
460
461 SCM
462 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
463 {
464   if (x == cell_nil)
465     return a;
466   if (TYPE (x) != TPAIR)
467     return cons (cons (x, y), a);
468   return cons (cons (car (x), car (y)),
469                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
470 }
471
472 SCM
473 call (SCM fn, SCM x)
474 {
475   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
476       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
477     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
478   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
479       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
480     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
481   switch (FUNCTION (fn).arity)
482     {
483     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
484     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
485     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), CADR (x));
486     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), CADR (x), car (CDDR (x)));
487     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
488     }
489
490   return cell_unspecified;
491 }
492
493 SCM
494 assq (SCM x, SCM a)
495 {
496   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
497   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
498 }
499
500 SCM
501 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
502 {
503   x = assq (x, a);
504   if (x == cell_f) return cell_undefined;
505   return CDR (x);
506 }
507
508 SCM
509 set_car_x (SCM x, SCM e)
510 {
511   assert (TYPE (x) == TPAIR);
512   CAR (x) = e;
513   return cell_unspecified;
514 }
515
516 SCM
517 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
518 {
519   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
520   CDR (x) = e;
521   return cell_unspecified;
522 }
523
524 SCM assert_defined (SCM, SCM);
525
526 SCM
527 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
528 {
529   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
530   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
531   return set_cdr_x (p, e);
532 }
533
534 SCM
535 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
536 {
537   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
538   r1 = e;
539   r0 = cl;
540   return cell_unspecified;
541 }
542
543 SCM
544 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))xs
545 {
546   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
547 }
548
549 SCM
550 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
551 {
552   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
553   SCM m = assq_ref_env (x, a);
554   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
555   return cell_f;
556 }
557
558 SCM check_apply (SCM, SCM);
559 SCM check_formals (SCM, SCM, SCM);
560 SCM push_cc (SCM, SCM, SCM, SCM);
561 SCM gc_pop_frame ();
562 SCM gc_push_frame ();
563
564 SCM
565 eval_apply ()
566 {
567  eval_apply:
568   if (g_free + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
569     gc_pop_frame (gc (gc_push_frame ()));
570
571   switch (r3)
572     {
573     case cell_vm_evlis: goto evlis;
574     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
575     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
576     case cell_vm_apply: goto apply;
577     case cell_vm_apply2: goto apply2;
578     case cell_vm_eval: goto eval;
579 #if FIXED_PRIMITIVES
580     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
581     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
582     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
583     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
584 #endif
585     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
586     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
587     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
588     case cell_vm_eval2: goto eval2;
589     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
590     case cell_vm_begin: goto begin;
591     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
592     case cell_vm_begin2: goto begin2;
593     case cell_vm_if: goto vm_if;
594     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
595     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
596     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
597     case cell_vm_return: goto vm_return;
598     case cell_unspecified: return r1;
599     default:
600       assert (0);
601     }
602
603   SCM x = cell_nil;
604   SCM y = cell_nil;
605  evlis:
606   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
607   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
608   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
609   goto eval;
610  evlis2:
611   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
612   goto evlis;
613  evlis3:
614   r1 = cons (r2, r1);
615   goto vm_return;
616
617  apply:
618   switch (TYPE (car (r1)))
619     {
620     case TFUNCTION: {
621       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
622       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
623       goto vm_return;
624     }
625     case TCLOSURE:
626       {
627         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
628         SCM formals = CADR (cl);
629         SCM body = CDDR (cl);
630         SCM aa = CDAR (cl);
631         aa = cdr (aa);
632         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
633         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
634         call_lambda (body, p, aa, r0);
635         goto begin;
636       }
637       case TCONTINUATION:
638         {
639           x = r1;
640           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
641           gc_pop_frame ();
642           r1 = CADR (x);
643           goto eval_apply;
644         }
645     case TSPECIAL:
646       {
647         switch (car (r1))
648           {
649           case cell_vm_apply:
650             {
651               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
652               goto apply;
653             }
654           case cell_vm_eval:
655             {
656               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
657               goto eval;
658             }
659           case cell_call_with_current_continuation:
660             {
661               r1 = cdr (r1);
662               goto call_with_current_continuation;
663             }
664           default: check_apply (cell_f, car (r1));
665           }
666       }
667     case TSYMBOL:
668       {
669         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
670           {
671             r1 = cdr (r1);
672             goto call_with_values;
673           }
674         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
675           {
676             r1 = r0;
677             goto vm_return;
678           }
679         break;
680       }
681     case TPAIR:
682       {
683         switch (CAAR (r1))
684           {
685           case cell_symbol_lambda:
686             {
687               SCM formals = CADR (car (r1));
688               SCM body = CDDR (car (r1));
689               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
690               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
691               call_lambda (body, p, p, r0);
692               goto begin;
693             }
694           }
695       }
696     }
697   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
698   goto eval;
699  apply2:
700   check_apply (r1, car (r2));
701   r1 = cons (r1, cdr (r2));
702   goto apply;
703
704  eval:
705   switch (TYPE (r1))
706     {
707     case TPAIR:
708       {
709         switch (car (r1))
710           {
711 #if FIXED_PRIMITIVES
712           case cell_symbol_car:
713             {
714               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
715             eval_car:
716               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
717             }
718           case cell_symbol_cdr:
719             {
720               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
721             eval_cdr:
722               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
723             }
724           case cell_symbol_cons: {
725             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
726             eval_cons:
727             x = r1;
728             gc_pop_frame ();
729             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
730             goto eval_apply;
731           }
732           case cell_symbol_null_p:
733             {
734               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
735               goto eval;
736             eval_null_p:
737               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
738             }
739 #endif // FIXED_PRIMITIVES
740           case cell_symbol_quote:
741             {
742               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
743             }
744           case cell_symbol_begin: goto begin;
745           case cell_symbol_lambda:
746             {
747               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
748               goto vm_return;
749             }
750           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
751           case cell_symbol_set_x:
752             {
753               push_cc (car (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
754               goto eval;
755             eval_set_x:
756               x = r2;
757               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
758               goto vm_return;
759             }
760           case cell_vm_macro_expand:
761             {
762               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
763               goto macro_expand;
764             }
765           default: {
766             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
767             goto macro_expand;
768             eval_macro:
769             x = r2;
770             if (r1 != r2)
771               {
772                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
773                   {
774                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
775                     set_car_x (r2, car (r1));
776                   }
777                 goto eval;
778               }
779             push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
780             eval_check_func:
781             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
782             eval2:
783             r1 = cons (car (r2), r1);
784             goto apply;
785           }
786           }
787       }
788     case TSYMBOL:
789       {
790         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
791         goto vm_return;
792       }
793     default: goto vm_return;
794     }
795
796   SCM macro;
797   SCM expanders;
798  macro_expand:
799   if (TYPE (r1) == TPAIR
800       && (macro = lookup_macro_ (car (r1), r0)) != cell_f)
801     {
802       r1 = cons (macro, CDR (r1));
803       goto apply;
804     }
805   else if (TYPE (r1) == TPAIR
806            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
807            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
808            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
809     {
810       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
811       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
812         {
813           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
814           goto apply;
815         }
816     }
817   goto vm_return;
818
819  begin:
820   x = cell_unspecified;
821   while (r1 != cell_nil) {
822     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
823       {
824         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
825           r1 = append2 (CDAR (r1), cdr (r1));
826         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
827           {
828             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
829             goto apply;
830           begin_read_input_file:
831             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
832           }
833       }
834     if (CDR (r1) == cell_nil)
835       {
836         r1 = car (r1);
837         goto eval;
838       }
839     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
840     goto eval;
841   begin2:
842     x = r1;
843     r1 = CDR (r2);
844   }
845   r1 = x;
846   goto vm_return;
847
848  vm_if:
849   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
850   goto eval;
851  if_expr:
852   x = r1;
853   r1 = r2;
854   if (x != cell_f)
855     {
856       r1 = CADR (r1);
857       goto eval;
858     }
859   if (CDDR (r1) != cell_nil)
860     {
861       r1 = car (CDDR (r1));
862       goto eval;
863     }
864   r1 = cell_unspecified;
865   goto vm_return;
866
867  call_with_current_continuation:
868   gc_push_frame ();
869   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
870   gc_pop_frame ();
871   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
872   goto apply;
873  call_with_current_continuation2:
874   CONTINUATION (r2) = g_stack;
875   goto vm_return;
876
877  call_with_values:
878   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
879   goto apply;
880  call_with_values2:
881   if (TYPE (r1) == TVALUES)
882     r1 = CDR (r1);
883   r1 = cons (CADR (r2), r1);
884   goto apply;
885
886  vm_return:
887   x = r1;
888   gc_pop_frame ();
889   r1 = x;
890   goto eval_apply;
891 }
892
893 SCM
894 gc_peek_frame () ///((internal))
895 {
896   SCM frame = car (g_stack);
897   r1 = car (frame);
898   r2 = CADR (frame);
899   r3 = car (CDDR (frame));
900   r0 = CADR (CDDR (frame));
901   return frame;
902 }
903
904 SCM
905 gc_pop_frame () ///((internal))
906 {
907   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
908   g_stack = cdr (g_stack);
909   return frame;
910 }
911
912 SCM
913 gc_push_frame () ///((internal))
914 {
915   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
916   return g_stack = cons (frame, g_stack);
917 }
918
919 SCM
920 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
921 {
922   SCM x = r3;
923   r3 = c;
924   r2 = p2;
925   gc_push_frame ();
926   r1 = p1;
927   r0 = a;
928   r3 = x;
929   return cell_unspecified;
930 }
931
932 SCM
933 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
934 {
935   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
936   r3 = cell_vm_apply;
937   return eval_apply ();
938 }
939
940 void
941 make_tmps (struct scm* cells)
942 {
943   tmp = g_free++;
944   cells[tmp].type = TCHAR;
945   tmp_num = g_free++;
946   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
947   tmp_num2 = g_free++;
948   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
949 }
950
951 //\f Environment setup
952 SCM
953 gc_init_cells () ///((internal))
954 {
955   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(struct scm));
956   g_cells[0].type = TVECTOR;
957   g_cells[0].length = 1000;
958   g_cells[0].vector = 0;
959   g_cells++;
960   g_cells[0].type = TCHAR;
961   g_cells[0].value = 'c';
962 }
963
964 SCM
965 gc_init_news () ///((internal))
966 {
967   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
968   g_news[0].type = TVECTOR;
969   g_news[0].length = 1000;
970   g_news[0].vector = 0;
971   g_news++;
972   g_news[0].type = TCHAR;
973   g_news[0].value = 'n';
974 }
975
976 SCM
977 mes_symbols () ///((internal))
978 {
979   gc_init_cells ();
980   gc_init_news ();
981
982 #include "mes.symbols.i"
983
984   g_symbol_max = g_free;
985   make_tmps (g_cells);
986
987   g_symbols = 0;
988   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
989     g_symbols = cons (i, g_symbols);
990
991   SCM a = cell_nil;
992
993 #include "mes.symbol-names.i"
994
995   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
996   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
997
998 #if BOOT
999   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1000 #endif
1001   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1002   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1003   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1004   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1005   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1006   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1007
1008 #if __GNUC__
1009   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1010   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1011 #else
1012   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1013   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1014 #endif
1015
1016   a = acons (cell_closure, a, a);
1017
1018   return a;
1019 }
1020
1021 SCM
1022 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1023 {
1024 #include "mes.i"
1025
1026 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1027 #include "posix.i"
1028 #include "math.i"
1029 #include "lib.i"
1030 #include "vector.i"
1031 #include "gc.i"
1032 #include "reader.i"
1033
1034 #include "gc.environment.i"
1035 #include "lib.environment.i"
1036 #include "math.environment.i"
1037 #include "mes.environment.i"
1038 #include "posix.environment.i"
1039 #include "reader.environment.i"
1040 #include "vector.environment.i"
1041
1042   if (g_debug)
1043     {
1044       fputs ("functions: ", stderr);
1045       fputs (itoa (g_function), stderr);
1046       fputs ("\n", stderr);
1047       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1048         {
1049           fputs ("[", stderr);
1050           fputs (itoa (i), stderr);
1051           fputs ("]: ", stderr);
1052           fputs (g_functions[i].name, stderr);
1053           fputs ("\n", stderr);
1054         }
1055       fputs ("\n", stderr);
1056     }
1057
1058   return a;
1059 }
1060
1061 SCM
1062 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1063 {
1064   r0 = a;
1065   r1 = MAKE_CHAR (0);
1066   r2 = MAKE_CHAR (0);
1067   r3 = MAKE_CHAR (0);
1068   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1069   return r0;
1070 }
1071
1072 SCM
1073 mes_environment () ///((internal))
1074 {
1075   SCM a = mes_symbols ();
1076   return mes_g_stack (a);
1077 }
1078
1079 int g_stdin;
1080 #include "math.c"
1081 #include "posix.c"
1082 #include "lib.c"
1083 #include "reader.c"
1084 #include "gc.c"
1085 #include "vector.c"
1086
1087 int
1088 main (int argc, char *argv[])
1089 {
1090 #if __GNUC__
1091   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1092 #endif
1093   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1094   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1095   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1096   g_stdin = STDIN;
1097   r0 = mes_environment ();
1098
1099   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1100     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1101   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1102
1103   SCM lst = cell_nil;
1104   for (int i=argc; i; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i-1])), lst);
1105   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1106
1107   if (g_debug) {eputs ("program: "); display_error_ (r2); eputs ("\n");}
1108   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1109   r3 = cell_vm_begin;
1110   r1 = eval_apply ();
1111   display_error_ (r1);
1112   fputs ("", stdout);
1113   gc (g_stack);
1114 #if __GNUC__
1115   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free);
1116 #else
1117 #endif
1118   return 0;
1119 }