Simplify toplevel read.
[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     int hits;
62   };
63 } scm;
64
65 #include "define.environment.h"
66 #include "lib.environment.h"
67 #include "math.environment.h"
68 #include "mes.environment.h"
69 #include "quasiquote.environment.h"
70 #include "string.environment.h"
71 #include "type.environment.h"
72
73 scm *display_ (FILE* f, scm *x);
74 scm *display_helper (FILE*, scm*, bool, char const*, bool);
75
76 scm scm_nil = {SCM, "()"};
77 scm scm_dot = {SCM, "."};
78 scm scm_f = {SCM, "#f"};
79 scm scm_t = {SCM, "#t"};
80 scm scm_undefined = {SCM, "*undefined*"};
81 scm scm_unspecified = {SCM, "*unspecified*"};
82 scm scm_closure = {SCM, "*closure*"};
83 scm scm_circular = {SCM, "*circular*"};
84 #if BOOT
85 scm scm_label = {
86   SCM, "label"};
87 #endif
88 scm scm_lambda = {SCM, "lambda"};
89
90 scm symbol_begin = {SCM, "begin"};
91 scm symbol_if = {SCM, "if"};
92 scm symbol_define = {SCM, "define"};
93 scm symbol_define_macro = {SCM, "define-macro"};
94 scm symbol_set_x = {SCM, "set!"};
95
96 scm symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
97 scm symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
98 scm symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
99 scm symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
100
101 scm symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
102 scm symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
103 scm symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
104 scm symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
105 scm symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
106
107 scm symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
108 scm symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
109
110
111 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
112 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
113 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
114 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
115 scm char_vt = {CHAR, .name="vt", .value=11};
116 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
117 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
118 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
119
120 // PRIMITIVES
121
122 scm *
123 car (scm *x)
124 {
125   assert (x->type == PAIR);
126   return x->car;
127 }
128
129 scm *
130 cdr (scm *x)
131 {
132   assert (x->type == PAIR);
133   return x->cdr;
134 }
135
136 scm *
137 alloc (int n)
138 {
139   return (scm*)malloc (n * sizeof (scm));
140 }
141
142 scm *
143 make_cell (scm *type, scm *car, scm *cdr)
144 {
145   scm *x = alloc (1);
146   assert (type->type == NUMBER);
147   x->type = type->value;
148   if (type->value == CHAR || type->value == NUMBER) {
149     if (car) x->car = car->car;
150     if (cdr) x->cdr = cdr->cdr;
151   } else {
152     x->car = car;
153     x->cdr = cdr;
154   }
155   return x;
156 }
157
158 scm *
159 cons (scm *x, scm *y)
160 {
161   scm t = {NUMBER, .value=PAIR};
162   return make_cell (&t, x, y);
163 }
164
165 scm *
166 eq_p (scm *x, scm *y)
167 {
168   return (x == y
169           || (x->type == CHAR && y->type == CHAR
170               && x->value == y->value)
171           || (x->type == NUMBER && y->type == NUMBER
172               && x->value == y->value))
173     ? &scm_t : &scm_f;
174 }
175
176 scm *
177 set_car_x (scm *x, scm *e)
178 {
179   assert (x->type == PAIR);
180   x->car = e;
181   return &scm_unspecified;
182 }
183
184 scm *
185 set_cdr_x (scm *x, scm *e)
186 {
187   assert (x->type == PAIR);
188   cache_invalidate (x->cdr);
189   x->cdr = e;
190   return &scm_unspecified;
191 }
192
193 scm *
194 set_env_x (scm *x, scm *e, scm *a)
195 {
196   cache_invalidate (x);
197   return set_cdr_x (assq (x, a), e);
198 }
199
200 scm *
201 quote (scm *x)
202 {
203   return cons (&symbol_quote, x);
204 }
205
206 scm *
207 quasiquote (scm *x)
208 {
209   return cons (&symbol_quasiquote, x);
210 }
211
212 scm *
213 quasisyntax (scm *x)
214 {
215   return cons (&symbol_quasisyntax, x);
216 }
217
218 scm *
219 pairlis (scm *x, scm *y, scm *a)
220 {
221   if (x == &scm_nil)
222     return a;
223   if (pair_p (x) == &scm_f)
224     return cons (cons (x, y), a);
225   return cons (cons (car (x), car (y)),
226                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
227 }
228
229 scm *
230 assq (scm *x, scm *a)
231 {
232   while (a != &scm_nil && eq_p (x, a->car->car) == &scm_f) a = a->cdr;
233   return a != &scm_nil ? a->car : &scm_f;
234 }
235
236 #define ENV_CACHE 1
237 #define CACHE_SIZE 30
238 #define ENV_HEAD 15
239
240 #if !ENV_CACHE
241 scm *
242 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
243 {
244   x = assq (x, a);
245   if (x == &scm_f) return &scm_f;
246   return x->cdr;
247 }
248 scm*cache_invalidate (scm*x){}
249 scm*cache_invalidate_range (scm*p,scm*a){}
250 scm*cache_save (scm*p){}
251 scm*cache_lookup (scm*x){}
252
253 #else // ENV_CACHE
254
255 scm *env_cache_cars[CACHE_SIZE];
256 scm *env_cache_cdrs[CACHE_SIZE];
257 int cache_threshold = 0;
258 scm *
259 cache_save (scm *p)
260 {
261   int n = p->car->hits;
262   if (n < cache_threshold) return &scm_unspecified;
263   int j = -1;
264   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
265     if (!env_cache_cars[i]) {
266       j = i;
267       break;
268     }
269     if (env_cache_cars[i] == p->car) return &scm_unspecified;
270     if (n > env_cache_cars[i]->hits) {
271       n = env_cache_cars[i]->hits;
272       j = i;
273     }
274   }
275   if (j >= 0) {
276     cache_threshold = p->car->hits;
277     env_cache_cars[j] = p->car;
278     env_cache_cdrs[j] = p->cdr;
279   }
280   return &scm_unspecified;
281 }
282
283 scm *
284 cache_lookup (scm *x)
285 {
286   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
287     if (!env_cache_cars[i]) break;
288     if (env_cache_cars[i] == x) return env_cache_cdrs[i];
289   }
290   return &scm_undefined;
291 }
292
293 scm *
294 cache_invalidate (scm *x)
295 {
296   for (int i=0; i < CACHE_SIZE; i++) {
297     if (env_cache_cars[i] == x) {
298       env_cache_cars[i] = 0;
299       break;
300     }
301   }
302   return &scm_unspecified;
303 }
304
305 scm *
306 cache_invalidate_range (scm *p, scm *a)
307 {
308   do {
309     cache_invalidate (p->car->car);
310     p = p->cdr;
311   } while (p != a);
312   return &scm_unspecified;
313 }
314
315 scm *
316 assq_ref_cache (scm *x, scm *a)
317 {
318   x->hits++;
319   scm *c = cache_lookup (x);
320   if (c != &scm_undefined) return c;
321   int i = 0;
322   while (a != &scm_nil && x != a->car->car) {i++;a = a->cdr;}
323   if (a == &scm_nil) return &scm_undefined;
324   if (i>ENV_HEAD) cache_save (a->car);
325   return a->car->cdr;
326 }
327 #endif // ENV_CACHE
328
329 scm *
330 evlis_env (scm *m, scm *a)
331 {
332   if (m == &scm_nil) return &scm_nil;
333   if (m->type != PAIR) return builtin_eval (m, a);
334   scm *e = builtin_eval (car (m), a);
335   return cons (e, evlis_env (cdr (m), a));
336 }
337
338 scm *
339 apply_env (scm *fn, scm *x, scm *a)
340 {
341   if (fn->type != PAIR)
342     {
343       if (fn == &scm_car) return x->car->car;
344       if (fn == &scm_cdr) return x->car->cdr;
345       if (builtin_p (fn) == &scm_t)
346         return call (fn, x);
347       if (eq_p (fn, &symbol_call_with_values) == &scm_t)
348         return call (&scm_call_with_values_env, append2 (x, cons (a, &scm_nil)));
349       if (fn == &symbol_current_module) return a;
350     }
351   else if (fn->car == &scm_lambda) {
352     scm *p = pairlis (cadr (fn), x, a);
353     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
354     scm *r = begin (cddr (fn), cons (cons (&scm_closure, p), p));
355     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
356     return r;
357   }
358   else if (fn->car == &scm_closure) {
359     scm *args = caddr (fn);
360     scm *body = cdddr (fn);
361     a = cdadr (fn);
362     a = cdr (a);
363     scm *p = pairlis (args, x, a);
364     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
365     scm *r = begin (body, cons (cons (&scm_closure, p), p));
366     cache_invalidate_range (p, a->cdr);
367     return r;
368   }
369 #if BOOT
370   else if (fn->car == &scm_label)
371     return apply_env (caddr (fn), x, cons (cons (cadr (fn), caddr (fn)), a));
372 #endif
373   scm *efn = builtin_eval (fn, a);
374   if (efn == &scm_f || efn == &scm_t) assert (!"apply bool");
375   if (efn->type == NUMBER) assert (!"apply number");
376   if (efn->type == STRING) assert (!"apply string");
377   return apply_env (efn, x, a);
378 }
379
380 scm *
381 builtin_eval (scm *e, scm *a)
382 {
383   if (builtin_p (e) == &scm_t) return e;
384   if (e->type == SCM) return e;
385
386   e = expand_macro_env (e, a);
387
388   if (e->type == SYMBOL) {
389     scm *y = assq_ref_cache (e, a);
390     if (y == &scm_undefined) {
391       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
392       display_ (stderr, e);
393       fprintf (stderr, "\n");
394       assert (!"unbound variable");
395     }
396     return y;
397   }
398   else if (e->type != PAIR)
399     return e;
400   else if (e->car->type != PAIR)
401     {
402       if (e->car == &symbol_quote)
403         return cadr (e);
404       if (e->car == &symbol_syntax)
405         return e;
406       if (e->car == &symbol_begin)
407         return begin (e, a);
408       if (e->car == &scm_lambda)
409         return make_closure (cadr (e), cddr (e), assq (&scm_closure, a));
410       if (e->car == &scm_closure)
411         return e;
412       if (e->car == &symbol_if)
413         return builtin_if (cdr (e), a);
414 #if !BOOT
415       if (e->car == &symbol_define)
416         return define (e, a);
417       if (e->car == &symbol_define_macro)
418         return define (e, a);
419 #else
420       if (e->car == &symbol_define) {
421         fprintf (stderr, "C DEFINE: ");
422         display_ (stderr,
423                   e->cdr->car->type == SYMBOL
424                   ? e->cdr->car->string
425                   : e->cdr->car->car->string);
426         fprintf (stderr, "\n");
427       }
428       assert (e->car != &symbol_define);
429       assert (e->car != &symbol_define_macro);
430 #endif
431       if (e->car == &symbol_set_x)
432         return set_env_x (cadr (e), builtin_eval (caddr (e), a), a);
433 #if QUASIQUOTE
434       if (e->car == &symbol_unquote)
435         return builtin_eval (cadr (e), a);
436       if (e->car == &symbol_quasiquote)
437         return eval_quasiquote (cadr (e), add_unquoters (a));
438       if (e->car == &symbol_unsyntax)
439         return builtin_eval (cadr (e), a);
440       if (e->car == &symbol_quasisyntax)
441         return eval_quasisyntax (cadr (e), add_unsyntaxers (a));
442 #endif //QUASIQUOTE
443     }
444   return apply_env (e->car, evlis_env (e->cdr, a), a);
445 }
446
447 scm *
448 expand_macro_env (scm *e, scm *a)
449 {
450   scm *macro;
451   if (e->type == PAIR
452       && (macro = lookup_macro (e->car, a)) != &scm_f)
453     return expand_macro_env (apply_env (macro, e->cdr, a), a);
454   return e;
455 }
456
457 scm *
458 begin (scm *e, scm *a)
459 {
460   scm *r = &scm_unspecified;
461   while (e != &scm_nil) {
462     r = builtin_eval (e->car, a);
463     e = e->cdr;
464   }
465   return r;
466 }
467
468 scm *
469 builtin_if (scm *e, scm *a)
470 {
471   if (builtin_eval (car (e), a) != &scm_f)
472     return builtin_eval (cadr (e), a);
473   if (cddr (e) != &scm_nil)
474     return builtin_eval (caddr (e), a);
475   return &scm_unspecified;
476 }
477
478 //Helpers
479
480 scm *
481 display (scm *x) ///((args . n))
482 {
483   scm *e = car (x);
484   scm *p = cdr (x);
485   int fd = 1;
486   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->hits;
487   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
488   return display_helper (f, e, false, "", false);
489 }
490
491 scm *
492 display_ (FILE* f, scm *x)
493 {
494   return display_helper (f, x, false, "", false);
495 }
496
497 scm *
498 call (scm *fn, scm *x)
499 {
500   if (fn->type == FUNCTION0)
501     return fn->function0 ();
502   if (x != &scm_nil && x->car->type == VALUES)
503     x = cons (x->car->cdr->car, x->cdr);
504   if (fn->type == FUNCTION1)
505     return fn->function1 (car (x));
506   if (x != &scm_nil && x->cdr->car->type == VALUES)
507     x = cons (x->car, cons (x->cdr->car->cdr->car, x->cdr));
508   if (fn->type == FUNCTION2)
509     return fn->function2 (car (x), cadr (x));
510   if (fn->type == FUNCTION3)
511     return fn->function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
512   if (fn->type == FUNCTIONn)
513     return fn->functionn (x);
514   return &scm_unspecified;
515 }
516
517 scm *
518 append2 (scm *x, scm *y)
519 {
520   if (x == &scm_nil) return y;
521   assert (x->type == PAIR);
522   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
523 }
524
525 scm *
526 append (scm *x) ///((args . n))
527  {
528   if (x == &scm_nil) return &scm_nil;
529   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
530  }
531
532 scm *
533 make_char (int x)
534 {
535   scm t = {NUMBER, .value=CHAR};
536   scm n = {NUMBER, .value=x};  
537   return make_cell (&t, &n, &n);
538 }
539
540 scm *
541 make_macro (scm *name, scm *x)
542 {
543   scm t = {NUMBER, .value=MACRO};
544   return make_cell (&t, name->string, x);
545 }
546
547 scm *
548 make_number (int x)
549 {
550   scm t = {NUMBER, .value=NUMBER};
551   scm n = {NUMBER, .value=x};  
552   return make_cell (&t, &n, &n);
553 }
554
555 scm *
556 make_ref (scm *x)
557 {
558   scm t = {NUMBER, .value=REF};
559   return make_cell (&t, x, x);
560 }
561
562 scm *
563 make_string (scm *x)
564 {
565   scm t = {NUMBER, .value=STRING};
566   return make_cell (&t, x, 0);
567 }
568
569 scm *
570 cstring_to_list (char const* s)
571 {
572   scm *p = &scm_nil;
573   while (s && *s)
574     p = append2 (p, cons (make_char (*s++), &scm_nil));
575   return p;
576 }
577
578 scm *symbols = 0;
579
580 scm *
581 list_of_char_equal_p (scm *a, scm *b)
582 {
583   while (a != &scm_nil && b != &scm_nil && a->car->value == b->car->value) {
584     assert (a->car->type == CHAR);
585     assert (b->car->type == CHAR);
586     a = a->cdr;
587     b = b->cdr;
588   }
589   return (a == &scm_nil && b == &scm_nil) ? &scm_t : &scm_f;
590 }
591
592 scm *
593 internal_lookup_symbol (scm *s)
594 {
595   scm *x = symbols;
596   while (x) {
597     // .string and .name is the same field; .name is used as a handy
598     // static field initializer.  A string can only be mistaken for a
599     // cell with type == PAIR for the one character long, zero-padded
600     // #\etx.
601     if (x->car->string->type != PAIR)
602       x->car->string = cstring_to_list (x->car->name);
603     if (list_of_char_equal_p (x->car->string, s) == &scm_t) break;
604     x = x->cdr;
605   }
606   if (x) x = x->car;
607   return x;
608 }
609
610 scm *
611 internal_make_symbol (scm *s)
612 {
613   scm t = {NUMBER, .value=SYMBOL};
614   scm *x = make_cell (&t, s, 0);
615   symbols = cons (x, symbols);
616   return x;
617 }
618
619 scm *
620 make_symbol (scm *s)
621 {
622   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
623   return x ? x : internal_make_symbol (s);
624 }
625
626 scm *
627 make_vector (scm *n)
628 {
629   scm t = {NUMBER, .value=VECTOR};
630   scm *v = alloc (n->value);
631   scm *x = make_cell (&t, (scm*)(long)n->value, v);
632   for (int i=0; i<n->value; i++) x->vector[i] = *vector_entry (&scm_unspecified);
633   return x;
634 }
635
636 scm *
637 values (scm *x) ///((args . n))
638 {
639   scm *v = cons (0, x);
640   v->type = VALUES;
641   return v;
642 }
643
644 scm *
645 call_with_values_env (scm *producer, scm *consumer, scm *a)
646 {
647   scm *v = apply_env (producer, &scm_nil, a);
648   if (v->type == VALUES)
649     v = v->cdr;
650   return apply_env (consumer, v, a);
651 }
652
653 scm *
654 vector_length (scm *x)
655 {
656   assert (x->type == VECTOR);
657   return make_number (x->length);
658 }
659
660 scm *
661 vector_ref (scm *x, scm *i)
662 {
663   assert (x->type == VECTOR);
664   assert (i->value < x->length);
665   scm *e = &x->vector[i->value];
666   if (e->type == REF) e = e->ref;
667   if (e->type == CHAR) e = make_char (e->value);
668   if (e->type == NUMBER) e = make_number (e->value);
669   return e;
670 }
671
672 scm *
673 vector_entry (scm *x) {
674   if (x->type == PAIR || x->type == SCM || x->type == STRING || x->type == SYMBOL || x->type == VECTOR) x = make_ref (x);
675   return x;
676 }
677
678 scm *
679 vector_set_x (scm *x, scm *i, scm *e)
680 {
681   assert (x->type == VECTOR);
682   assert (i->value < x->length);
683   x->vector[i->value] = *vector_entry (e);
684   return &scm_unspecified;
685 }
686
687 scm *
688 lookup (scm *s, scm *a)
689 {
690   if (isdigit (s->car->value) || (s->car->value == '-' && s->cdr != &scm_nil)) {
691     scm *p = s;
692     int sign = 1;
693     if (s->car->value == '-') {
694       sign = -1;
695       p = s->cdr;
696     }
697     int n = 0;
698     while (p != &scm_nil && isdigit (p->car->value)) {
699       n *= 10;
700       n += p->car->value - '0';
701       p = p->cdr;
702     }
703     if (p == &scm_nil) return make_number (n * sign);
704   }
705   
706   scm *x = internal_lookup_symbol (s);
707   if (x) return x;
708
709   if (s->cdr == &scm_nil) {
710     if (s->car->value == '\'') return &symbol_quote;
711     if (s->car->value == '`') return &symbol_quasiquote;
712     if (s->car->value == ',') return &symbol_unquote;
713   }
714   else if (s->cdr->cdr == &scm_nil) {
715     if (s->car->value == ',' && s->cdr->car->value == '@') return &symbol_unquote_splicing;
716     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '\'') return &symbol_syntax;
717     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == '`') return &symbol_quasisyntax;
718     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',') return &symbol_unsyntax;
719   }
720   else if (s->cdr->cdr->cdr == &scm_nil) {
721     if (s->car->value == '#' && s->cdr->car->value == ',' && s->cdr->cdr->car->value == '@') return &symbol_unsyntax_splicing;
722     if (s->car->value == 'E' && s->cdr->car->value == 'O' && s->cdr->cdr->car->value == 'F') {
723       fprintf (stderr, "mes: got EOF\n");
724       return &scm_nil; // `EOF': eval program, which may read stdin
725     }
726   }
727
728   return internal_make_symbol (s);
729 }
730
731 scm *
732 lookup_char (int c, scm *a)
733 {
734   return lookup (cons (make_char (c), &scm_nil), a);
735 }
736
737 scm *
738 list_to_vector (scm *x)
739 {
740   scm n = {NUMBER, .value=length (x)->value};
741   scm *v = make_vector (&n);
742   scm *p = v->vector;
743   while (x != &scm_nil)
744     {
745       *p++ = *vector_entry (car (x));
746       x = cdr (x);
747     }
748   return v;
749 }
750
751 scm *
752 newline (scm *p) ///((args . n))
753 {
754   int fd = 1;
755   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
756   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
757   fputs ("\n", f);
758   return &scm_unspecified;
759 }
760
761 scm *
762 force_output (scm *p) ///((args . n))
763 {
764   int fd = 1;
765   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
766   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
767   fflush (f);
768 }
769
770 scm *
771 display_helper (FILE* f, scm *x, bool cont, char const *sep, bool quote)
772 {
773   scm *r;
774   fprintf (f, "%s", sep);
775   if (x->type == CHAR && x->value == char_nul.value) fprintf (f, "#\\%s", char_nul.name);
776   else if (x->type == CHAR && x->value == char_backspace.value) fprintf (f, "#\\%s", char_backspace.name);
777   else if (x->type == CHAR && x->value == char_tab.value) fprintf (f, "#\\%s", char_tab.name);
778   else if (x->type == CHAR && x->value == char_newline.value) fprintf (f, "#\\%s", char_newline.name);
779   else if (x->type == CHAR && x->value == char_vt.value) fprintf (f, "#\\%s", char_vt.name);
780   else if (x->type == CHAR && x->value == char_page.value) fprintf (f, "#\\%s", char_page.name);
781   else if (x->type == CHAR && x->value == char_return.value) fprintf (f, "#\\%s", char_return.name);
782   else if (x->type == CHAR && x->value == char_space.value) fprintf (f, "#\\%s", char_space.name);
783   else if (x->type == CHAR) fprintf (f, "#\\%c", x->value);
784   else if (x->type == MACRO) {
785     fprintf (f, "(*macro* ");
786     display_helper (f, x->macro, cont, sep, quote);
787     fprintf (f, ")");
788   }
789   else if (x->type == NUMBER) fprintf (f, "%d", x->value);
790   else if (x->type == PAIR) {
791     if (car (x) == &scm_circular) {
792       fprintf (f, "(*circ* . #-1#)");
793       return &scm_unspecified;
794     }
795     if (car (x) == &scm_closure) {
796       fprintf (f, "(*closure* . #-1#)");
797       return &scm_unspecified;
798     }
799     if (car (x) == &scm_quote) {
800       fprintf (f, "'");
801       return display_helper (f, car (cdr (x)), cont, "", true);
802     }
803     if (!cont) fprintf (f, "(");
804     display_ (f, car (x));
805     if (cdr (x)->type == PAIR)
806       display_helper (f, cdr (x), true, " ", false);
807     else if (cdr (x) != &scm_nil) {
808       fprintf (f, " . ");
809       display_ (f, cdr (x));
810     }
811     if (!cont) fprintf (f, ")");
812   }
813   else if (x->type == VECTOR) {
814     fprintf (f, "#(", x->length);
815     for (int i = 0; i < x->length; i++) {
816       if (x->vector[i].type == VECTOR
817           || (x->vector[i].type == REF
818               && x->vector[i].ref->type == VECTOR))
819         fprintf (f, "%s#(...)", i ? " " : "");
820       else
821         display_helper (f, &x->vector[i], false, i ? " " : "", false);
822     }
823     fprintf (f, ")");
824   }
825   else if (x->type == REF) display_helper (f, x->ref, cont, "", true);
826   else if (builtin_p (x) == &scm_t) fprintf (f, "#<procedure %s>", x->name);
827   else if (x->type != PAIR && x->string) {
828     scm *p = x->string;
829     assert (p);
830     while (p != &scm_nil) {
831       assert (p->car->type == CHAR);
832       fputc (p->car->value, f);
833       p = p->cdr;
834     }
835   }
836   else if (x->type != PAIR && x->name) fprintf (f, "%s", x->name);
837
838   return &scm_unspecified;
839 }
840
841 // READ
842
843 int
844 ungetchar (int c)
845 {
846   return ungetc (c, stdin);
847 }
848
849 int
850 peekchar ()
851 {
852   int c = getchar ();
853   ungetchar (c);
854   return c;
855 }
856
857 scm *
858 peek_char ()
859 {
860   return make_char (peekchar ());
861 }
862
863 scm *
864 read_char ()
865 {
866   return make_char (getchar ());
867 }
868
869 scm *
870 write_char (scm *x) ///((args . n))
871 {
872   scm *c = car (x);
873   scm *p = cdr (x);
874   int fd = 1;
875   if (p->type == PAIR && p->car->type == NUMBER) fd = p->car->value;
876   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
877   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
878   fputc (c->value, f);
879   return c;
880 }
881
882 scm *
883 unget_char (scm *c)
884 {
885   assert (c->type == NUMBER || c->type == CHAR);
886   ungetchar (c->value);
887   return c;
888 }
889
890 int
891 readcomment (int c)
892 {
893   if (c == '\n') return c;
894   return readcomment (getchar ());
895 }
896
897 int
898 readblock (int c)
899 {
900   if (c == '!' && peekchar () == '#') return getchar ();
901   return readblock (getchar ());
902 }
903
904 scm *
905 readword (int c, scm *w, scm *a)
906 {
907   if (c == EOF && w == &scm_nil) return &scm_nil;
908   if (c == '\n' && w == &scm_nil) return readword (getchar (), w, a);
909   if (c == '\n' && w->car->value == '.' && w->cdr == &scm_nil) return &scm_dot;
910   if (c == EOF || c == '\n') return lookup (w, a);
911   if (c == ' ') return readword ('\n', w, a);
912   if (c == '"' && w == &scm_nil) return readstring ();
913   if (c == '"') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
914   if (c == '(' && w == &scm_nil) return readlist (a);
915   if (c == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
916   if (c == ')' && w == &scm_nil) {ungetchar (c); return &scm_nil;}
917   if (c == ')') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
918   if (c == ',' && peekchar () == '@') {getchar (); return cons (lookup (symbol_unquote_splicing.string, a),
919                                                                    cons (readword (getchar (), w, a),
920                                                                          &scm_nil));}
921   if ((c == '\''
922        || c == '`'
923        || c == ',')
924       && w == &scm_nil) {return cons (lookup_char (c, a),
925                                      cons (readword (getchar (), w, a),
926                                            &scm_nil));}
927   if (c == '#' && peekchar () == ',' && w == &scm_nil) {
928     getchar ();
929     if (peekchar () == '@'){getchar (); return cons (lookup (symbol_unsyntax_splicing.string, a),
930                                                      cons (readword (getchar (), w, a),
931                                                            &scm_nil));}
932     return cons (lookup (symbol_unsyntax.string, a), cons (readword (getchar (), w, a), &scm_nil));
933   }
934   if (c == '#'
935      && (peekchar () == '\''
936          || peekchar () == '`')
937       && w == &scm_nil) {return cons (lookup (cons (make_char ('#'), cons (make_char (getchar ()), &scm_nil)), a),
938                           cons (readword (getchar (), w, a),
939                                 &scm_nil));}
940   if (c == ';') {readcomment (c); return readword ('\n', w, a);}
941   if (c == '#' && peekchar () == 'x') {getchar (); return read_hex ();}
942   if (c == '#' && peekchar () == '\\') {getchar (); return read_character ();}
943   if (c == '#' && w == &scm_nil && peekchar () == '(') {getchar (); return list_to_vector (readlist (a));}
944   if (c == '#' && peekchar () == '(') {ungetchar (c); return lookup (w, a);}
945   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return readword (getchar (), w, a);}
946   return readword (getchar (), append2 (w, cons (make_char (c), &scm_nil)), a);
947 }
948
949 scm *
950 read_hex ()
951 {
952   int n = 0;
953   int c = peekchar ();
954   while ((c >= '0' && c <= '9')
955          || (c >= 'A' && c <= 'F')
956          || (c >= 'a' && c <= 'f')) {
957     n <<= 4;
958     if (c >= 'a') n += c - 'a' + 10;
959     else if (c >= 'A') n += c - 'A' + 10;
960     else n+= c - '0';
961     getchar ();
962     c = peekchar ();
963   }
964   return make_number (n);
965 }
966
967 scm *
968 read_character ()
969 {
970   int c = getchar ();
971   if (c >= '0' && c <= '7'
972       && peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
973     c = c - '0';
974     while (peekchar () >= '0' && peekchar () <= '7') {
975       c <<= 3;
976       c += getchar () - '0';
977     }
978   }
979   else if (c >= 'a' && c <= 'z'
980       && peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
981     char buf[10];
982     char *p = buf;
983     *p++ = c;
984     while (peekchar () >= 'a' && peekchar () <= 'z') {
985       *p++ = getchar ();
986     }
987     *p = 0;
988     if (!strcmp (buf, char_nul.name)) c = char_nul.value;
989     else if (!strcmp (buf, char_backspace.name)) c = char_backspace.value;
990     else if (!strcmp (buf, char_tab.name)) c = char_tab.value;
991     else if (!strcmp (buf, char_newline.name)) c = char_newline.value;
992     else if (!strcmp (buf, char_vt.name)) c = char_vt.value;
993     else if (!strcmp (buf, char_page.name)) c = char_page.value;
994     else if (!strcmp (buf, char_return.name)) c = char_return.value;
995     else if (!strcmp (buf, char_space.name)) c = char_space.value;
996     else {
997       fprintf (stderr, "char not supported: %s\n", buf);
998       assert (!"char not supported");
999     }
1000   }
1001   return make_char (c);
1002 }
1003
1004 scm *
1005 append_char (scm *x, int i)
1006 {
1007   return append2 (x, cons (make_char (i), &scm_nil));
1008 }
1009
1010 scm *
1011 readstring ()
1012 {
1013   scm *p = &scm_nil;
1014   int c = getchar ();
1015   while (true) {
1016     if (c == '"') break;
1017     if (c == '\\' && peekchar () == '"') p = append_char (p, getchar ());
1018     else if (c == '\\' && peekchar () == 'n') {getchar (); p = append_char (p, '\n');}
1019     else if (c == EOF) assert (!"EOF in string");
1020     else p = append_char (p, c);
1021     c = getchar ();
1022   }
1023   return make_string (p);
1024 }
1025
1026 int
1027 eat_whitespace (int c)
1028 {
1029   while (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n') c = getchar ();
1030   if (c == ';') return eat_whitespace (readcomment (c));
1031   if (c == '#' && peekchar () == '!') {getchar (); readblock (getchar ()); return eat_whitespace (getchar ());}
1032   return c;
1033 }
1034
1035 scm *
1036 readlist (scm *a)
1037 {
1038   int c = getchar ();
1039   c = eat_whitespace (c);
1040   if (c == ')') return &scm_nil;
1041   scm *w = readword (c, &scm_nil, a);
1042   if (w == &scm_dot)
1043     return car (readlist (a));
1044   return cons (w, readlist (a));
1045 }
1046
1047 scm *
1048 read_env (scm *a)
1049 {
1050   return readword (getchar (), &scm_nil, a);
1051 }
1052
1053 scm *
1054 add_environment (scm *a, char const *name, scm *x)
1055 {
1056   return cons (cons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x), a);
1057 }
1058
1059 scm *
1060 mes_environment () ///((internal))
1061 {
1062   scm *a = &scm_nil;
1063
1064   #include "mes.symbols.i"
1065
1066 #if BOOT
1067   symbols = cons (&scm_label, symbols);
1068   a = cons (cons (&scm_label, &scm_t), a);
1069 #endif
1070
1071 #include "string.environment.i"
1072 #include "math.environment.i"
1073 #include "lib.environment.i"
1074 #include "mes.environment.i"
1075 #include "define.environment.i"
1076 #include "type.environment.i"
1077
1078   a = cons (cons (&scm_closure, a), a);
1079   return a;
1080 }
1081
1082 scm *
1083 make_lambda (scm *args, scm *body)
1084 {
1085   return cons (&scm_lambda, cons (args, body));
1086 }
1087
1088 scm *
1089 make_closure (scm *args, scm *body, scm *a)
1090 {
1091   return cons (&scm_closure, cons (cons (&scm_circular, a), cons (args, body)));
1092 }
1093
1094 scm *
1095 lookup_macro (scm *x, scm *a)
1096 {
1097   if (x->type != SYMBOL) return &scm_f;
1098   scm *m = assq_ref_cache (x, a);
1099   if (macro_p (m) == &scm_t) return m->macro;
1100   return &scm_f;
1101 }
1102
1103 scm *
1104 read_file_env (scm *e, scm *a)
1105 {
1106   if (e == &scm_nil) return e;
1107   return cons (e, read_file_env (read_env (a), a));
1108 }
1109
1110 scm *
1111 load_file_env (scm *a)
1112 {
1113   return begin (read_file_env (read_env (a), a), a);
1114 }
1115
1116 #include "type.c"
1117 #include "define.c"
1118 #include "lib.c"
1119 #include "math.c"
1120 #include "quasiquote.c"
1121 #include "string.c"
1122
1123 int
1124 main (int argc, char *argv[])
1125 {
1126   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1127   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.1\n");
1128   scm *a = mes_environment ();
1129   display_ (stderr, load_file_env (a));
1130   fputs ("", stderr);
1131   return 0;
1132 }