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 }