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 <errno.h>
  25 #include <limits.h>
  26 #include <stdio.h>
  27 #include <string.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29 #include <stdbool.h>
  30
  31 #define DEBUG 0
  32 #define FIXED_PRIMITIVES 1
  33
  34 int ARENA_SIZE = 100000;
  35 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
  36 int GC_SAFETY = 100;
  37
  38 typedef int SCM;
  39 enum type_t {CHAR, CLOSURE, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, REF, SPECIAL, STRING, SYMBOL, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
  40 typedef SCM (*function0_t) (void);
  41 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
  42 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
  43 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
  44 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
  45 typedef struct function_t {
  46   union {
  47     function0_t function0;
  48     function1_t function1;
  49     function2_t function2;
  50     function3_t function3;
  51     functionn_t functionn;
  52   };
  53   int arity;
  54 } function;
  55 struct scm_t;
  56 typedef struct scm_t {
  57   enum type_t type;
  58   union {
  59     char const *name;
  60     SCM string;
  61     SCM car;
  62     SCM ref;
  63     int length;
  64   };
  65   union {
  66     int value;
  67     int function;
  68     SCM cdr;
  69     SCM closure;
  70     SCM macro;
  71     SCM vector;
  72     int hits;
  73   };
  74 } scm;
  75
  76 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
  77 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
  78 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
  79 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
  80 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
  81 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
  82 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
  83 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
  84 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
  85 scm scm_label = {SPECIAL, "label"};
  86 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
  87
  88 scm scm_symbol_dot = {SYMBOL, "*dot*"};
  89 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
  90 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
  91 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
  92 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
  93
  94 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
  95
  96 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
  97 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
  98 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
  99
 100 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 101 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 102 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
 103 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
 104 scm scm_symbol_write = {SYMBOL, "write"};
 105 scm scm_symbol_display = {SYMBOL, "display"};
 106
 107 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
 108 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
 109 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
 110 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
 111 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
 112
 113 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
 114 scm *g_cells;
 115 scm *g_news = 0;
 116
 117 #include "mes.symbols.h"
 118
 119 SCM tmp;
 120 SCM tmp_num;
 121 SCM tmp_num2;
 122 SCM tmp_num3;
 123 SCM tmp_num4;
 124
 125 function functions[200];
 126 int g_function = 0;
 127
 128 SCM g_symbols = 0;
 129 SCM stack = 0;
 130 SCM r0 = 0; // a/env
 131 SCM r1 = 0; // param 1
 132 SCM r2 = 0; // param 2
 133 SCM r3 = 0; // param 3
 134
 135 #include "lib.h"
 136 #include "math.h"
 137 #include "mes.h"
 138 #include "posix.h"
 139 #include "reader.h"
 140
 141 #define CAR(x) g_cells[x].car
 142 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
 143 #define HITS(x) g_cells[x].hits
 144 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
 145 #define NAME(x) g_cells[x].name
 146 #define STRING(x) g_cells[x].string
 147 #define TYPE(x) g_cells[x].type
 148 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
 149 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
 150 #define REF(x) g_cells[x].ref
 151 #define VALUE(x) g_cells[x].value
 152 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
 153 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
 154 #define NCAR(x) g_news[x].car
 155 #define NTYPE(x) g_news[x].type
 156
 157 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 158 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
 159 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 160 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
 161 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
 162 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
 163 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
 164
 165 #define MAKE_CHAR(n) make_cell (tmp_num_ (CHAR), 0, tmp_num2_ (n))
 166 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell (tmp_num_ (NUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
 167 #define MAKE_REF(n) make_cell (tmp_num_ (REF), n, 0)
 168 #define MAKE_STRING(x) make_cell (tmp_num_ (STRING), x, 0)
 169
 170 int error (char const* msg, SCM x);
 171 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a);
 172
 173 SCM
 174 tmp_num_ (int x)
 175 {
 176   g_cells[tmp_num].value = x;
 177   return tmp_num;
 178 }
 179
 180 SCM
 181 tmp_num2_ (int x)
 182 {
 183   g_cells[tmp_num2].value = x;
 184   return tmp_num2;
 185 }
 186
 187 SCM
 188 alloc (int n)
 189 {
 190   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 191   SCM x = g_free.value;
 192   g_free.value += n;
 193   return x;
 194 }
 195
 196 SCM
 197 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 198 {
 199   SCM x = alloc (1);
 200   assert (TYPE (type) == NUMBER);
 201   TYPE (x) = VALUE (type);
 202   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
 203     if (car) CAR (x) = CAR (car);
 204     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 205   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
 206     if (car) CAR (x) = car;
 207     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 208   } else {
 209     CAR (x) = car;
 210     CDR (x) = cdr;
 211   }
 212   return x;
 213 }
 214
 215 SCM
 216 cons (SCM x, SCM y)
 217 {
 218   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
 219   return make_cell (tmp_num, x, y);
 220 }
 221
 222 SCM
 223 car (SCM x)
 224 {
 225   if (TYPE (x) != PAIR) error ("car: not pair: ", x);
 226   return CAR (x);
 227 }
 228
 229 SCM
 230 cdr (SCM x)
 231 {
 232   if (TYPE (x) != PAIR) error ("cdr: not pair: ", x);
 233   return CDR (x);
 234 }
 235
 236 SCM
 237 type_ (SCM x)
 238 {
 239   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
 240 }
 241
 242 SCM
 243 car_ (SCM x)
 244 {
 245   return (TYPE (CAR (x)) == PAIR
 246           || TYPE (CAR (x)) == REF
 247           || TYPE (CAR (x)) == SYMBOL
 248           || TYPE (CAR (x)) == STRING) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
 249 }
 250
 251 SCM
 252 cdr_ (SCM x)
 253 {
 254   return (TYPE (CDR (x)) == PAIR
 255           || TYPE (CDR (x)) == REF
 256           || TYPE (CDR (x)) == SYMBOL
 257           || TYPE (CDR (x)) == STRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
 258 }
 259
 260 SCM
 261 eq_p (SCM x, SCM y)
 262 {
 263   return (x == y
 264           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
 265                && STRING (x) == STRING (y)))
 266           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
 267               && VALUE (x) == VALUE (y))
 268           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
 269               && VALUE (x) == VALUE (y)))
 270     ? cell_t : cell_f;
 271 }
 272
 273 SCM
 274 set_car_x (SCM x, SCM e)
 275 {
 276   assert (TYPE (x) == PAIR);
 277   CAR (x) = e;
 278   return cell_unspecified;
 279 }
 280
 281 SCM
 282 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
 283 {
 284   if (TYPE (x) != PAIR) error ("set-cdr!: not pair: ", x);
 285   CDR (x) = e;
 286   return cell_unspecified;
 287 }
 288
 289 SCM
 290 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
 291 {
 292   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
 293   if (TYPE (p) != PAIR) error ("set-env!: not pair: ", x);
 294   return set_cdr_x (p, e);
 295 }
 296
 297 SCM
 298 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
 299 {
 300   if (x == cell_nil)
 301     return a;
 302   if (TYPE (x) != PAIR)
 303     return cons (cons (x, y), a);
 304   return cons (cons (car (x), car (y)),
 305                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 306 }
 307
 308 SCM
 309 assq (SCM x, SCM a)
 310 {
 311   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
 312     {
 313       if (TYPE (a) == BROKEN_HEART || TYPE (CAR (a)) == BROKEN_HEART)
 314         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
 315       a = CDR (a);
 316     }
 317   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
 318 }
 319
 320 SCM
 321 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 322 {
 323   x = assq (x, a);
 324   if (x == cell_f) return cell_undefined;
 325   return cdr (x);
 326 }
 327
 328 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
 329 enum eval_apply_t g_target;
 330
 331 SCM
 332 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
 333 {
 334   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
 335   r1 = e;
 336   r0 = cl;
 337   r2 = a;
 338   r3 = aa;
 339   return cell_unspecified;
 340 }
 341
 342 SCM
 343 eval_apply ()
 344 {
 345   switch (g_target)
 346     {
 347     case EVLIS: goto evlis;
 348     case APPLY: goto apply;
 349     case EVAL: goto eval;
 350     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
 351     case BEGIN: goto begin;
 352     case IF: goto label_if;
 353     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
 354     }
 355
 356  evlis:
 357   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
 358   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval;
 359   r2 = eval_env (car (r1), r0);
 360   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
 361   return cons (r2, r1);
 362
 363  apply:
 364   switch (TYPE (r1))
 365     {
 366     case FUNCTION: {
 367       check_formals (r1, MAKE_NUMBER (FUNCTION (r1).arity), r2);
 368       return call (r1, r2);
 369     }
 370     case CLOSURE:
 371       {
 372         SCM cl = CLOSURE (r1);
 373         SCM formals = cadr (cl);
 374         SCM body = cddr (cl);
 375         SCM aa = cdar (cl);
 376         aa = cdr (aa);
 377         check_formals (r1, formals, r2);
 378         SCM p = pairlis (formals, r2, aa);
 379         call_lambda (body, p, aa, r0);
 380         goto begin;
 381       }
 382     case SYMBOL:
 383       {
 384         if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
 385           {
 386             r1 = car (r2);
 387             r2 = cadr (r2);
 388             goto call_with_values;
 389           }
 390         if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
 391         break;
 392       }
 393     case PAIR:
 394       {
 395         switch (car (r1))
 396           {
 397           case cell_symbol_lambda:
 398             {
 399               SCM formals = cadr (r1);
 400               SCM body = cddr (r1);
 401               SCM p = pairlis (formals, r2, r0);
 402               check_formals (r1, formals, r2);
 403               call_lambda (body, p, p, r0);
 404               goto begin;
 405             }
 406 #if BOOT
 407           case cell_symbol_label:
 408             {
 409               r0 = cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0);
 410               r1 = caddr (r1);
 411               goto apply;
 412             }
 413 #endif
 414           }
 415       }
 416     }
 417   SCM e = eval_env (r1, r0);
 418   check_apply (e, r1);
 419   r1 = e;
 420   goto apply;
 421
 422  eval:
 423   switch (TYPE (r1))
 424     {
 425     case PAIR:
 426       {
 427         switch (car (r1))
 428           {
 429 #if FIXED_PRIMITIVES
 430           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
 431           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
 432           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 433               return cons (CAR (m), CADR (m));}
 434           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
 435 #endif // FIXED_PRIMITIVES
 436           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
 437           case cell_symbol_begin: goto begin;
 438           case cell_symbol_lambda:
 439             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
 440           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto label_if;}
 441           case cell_symbol_set_x: {
 442             SCM x = eval_env (car (cddr (r1)), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
 443           }
 444           default: {
 445             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
 446             if (x != r1)
 447               {
 448                 if (TYPE (x) == PAIR)
 449                   {
 450                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
 451                     set_car_x (r1, car (x));
 452                   }
 453                 r1 = x;
 454                 goto eval;
 455               }
 456             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 457             r1 = car (r1);
 458             r2 = m;
 459             goto apply;
 460           }
 461           }
 462       }
 463     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
 464     default: return r1;
 465     }
 466
 467   SCM macro;
 468   SCM expanders;
 469  macro_expand:
 470   if (TYPE (r1) == PAIR
 471       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
 472     {
 473       r2 = CDR (r1);
 474       r1 = macro;
 475       goto apply;
 476     }
 477   else if (TYPE (r1) == PAIR
 478            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
 479            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
 480            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
 481     {
 482       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
 483       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
 484         {
 485           r2 = cons (r1, cell_nil);
 486           r1 = sc_expand;
 487           goto apply;
 488         }
 489     }
 490   return r1;
 491
 492   SCM r;
 493  begin:
 494   r = cell_unspecified;
 495   while (r1 != cell_nil) {
 496     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
 497       {
 498         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
 499           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
 500         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
 501           {
 502             SCM f = read_input_file_env (r0);
 503             r1 = append2 (f, cdr (r1));
 504           }
 505       }
 506     if (CDR (r1) == cell_nil)
 507       {
 508         r1 = car (r1);
 509         goto eval;
 510       }
 511     r = eval_env (car (r1), r0);
 512     r1 = CDR (r1);
 513   }
 514   return r;
 515
 516   SCM x;
 517  label_if:
 518   x = eval_env (car (r1), r0);
 519   if (x != cell_f)
 520     {
 521       r1 = cadr (r1);
 522       goto eval;
 523     }
 524   if (cddr (r1) != cell_nil)
 525     {
 526       r1 = car (cddr (r1));
 527       goto eval;
 528     }
 529   return cell_unspecified;
 530
 531   SCM v;
 532  call_with_values:
 533   v = apply_env (r1, cell_nil, r0);
 534   if (TYPE (v) == VALUES)
 535     v = CDR (v);
 536   r1 = r2;
 537   r2 = v;
 538   goto apply;
 539 }
 540
 541 SCM
 542 call (SCM fn, SCM x)
 543 {
 544   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 545       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
 546     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
 547   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 548       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
 549     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
 550   switch (FUNCTION (fn).arity)
 551     {
 552     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
 553     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
 554     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
 555     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), car (cddr (x)));
 556     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
 557     }
 558
 559   return cell_unspecified;
 560 }
 561
 562 SCM
 563 gc_frame (SCM stack)
 564 {
 565   SCM frame = car (stack);
 566   r1 = car (frame);
 567   r2 = cadr (frame);
 568   r3 = car (cddr (frame));
 569   r0 = cadr (cddr (frame));
 570   return frame;
 571 }
 572
 573 SCM
 574 gc_stack (SCM a)
 575 {
 576   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 577   stack = cons (frame, stack);
 578   stack = gc (stack);
 579   gc_frame (stack);
 580   stack = cdr (stack);
 581   return stack;
 582 }
 583
 584 SCM
 585 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
 586 {
 587   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 588   stack = cons (frame, stack);
 589   r1 = p1;
 590   r2 = p2;
 591   r0 = a;
 592   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
 593     gc_stack (stack);
 594
 595   SCM r = f ();
 596   frame = gc_frame (stack);
 597   stack = cdr (stack);
 598   return r;
 599 }
 600
 601 SCM
 602 evlis_env (SCM m, SCM a)
 603 {
 604   g_target = EVLIS;
 605   return vm_call (eval_apply, m, cell_undefined, a);
 606 }
 607
 608 SCM
 609 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
 610 {
 611   g_target = APPLY;
 612   return vm_call (eval_apply, fn, x, a);
 613 }
 614
 615 SCM
 616 eval_env (SCM e, SCM a)
 617 {
 618   g_target = EVAL;
 619   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 620 }
 621
 622 SCM
 623 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
 624 {
 625   g_target = MACRO_EXPAND;
 626   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 627 }
 628
 629 SCM
 630 begin_env (SCM e, SCM a)
 631 {
 632   g_target = BEGIN;
 633   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 634 }
 635
 636 SCM
 637 if_env (SCM e, SCM a)
 638 {
 639   g_target = IF;
 640   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 641 }
 642
 643 SCM
 644 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
 645 {
 646   g_target = CALL_WITH_VALUES;
 647   return vm_call (eval_apply, producer, consumer, a);
 648 }
 649
 650 SCM
 651 append2 (SCM x, SCM y)
 652 {
 653   if (x == cell_nil) return y;
 654   assert (TYPE (x) == PAIR);
 655   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 656 }
 657
 658 SCM
 659 append (SCM x) ///((arity . n))
 660  {
 661   if (x == cell_nil) return cell_nil;
 662   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
 663   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 664  }
 665
 666 SCM
 667 cstring_to_list (char const* s)
 668 {
 669   SCM p = cell_nil;
 670   int i = strlen (s);
 671   while (i--)
 672     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
 673   return p;
 674 }
 675
 676 SCM
 677 null_p (SCM x)
 678 {
 679   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
 680 }
 681
 682 SCM
 683 make_symbol_ (SCM s)
 684 {
 685   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
 686   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
 687   g_symbols = cons (x, g_symbols);
 688   return x;
 689 }
 690
 691 SCM
 692 make_symbol (SCM s)
 693 {
 694   SCM x = lookup_symbol_ (s);
 695   return x ? x : make_symbol_ (s);
 696 }
 697
 698 SCM
 699 make_vector (SCM n)
 700 {
 701   int k = VALUE (n);
 702   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
 703   SCM v = alloc (k);
 704   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
 705   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
 706   return x;
 707 }
 708
 709 SCM
 710 arity_ (SCM x)
 711 {
 712   assert (TYPE (x) == FUNCTION);
 713   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
 714 }
 715
 716 SCM
 717 values (SCM x) ///((arity . n))
 718 {
 719   SCM v = cons (0, x);
 720   TYPE (v) = VALUES;
 721   return v;
 722 }
 723
 724 SCM
 725 vector_length (SCM x)
 726 {
 727   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 728   return MAKE_NUMBER (LENGTH (x));
 729 }
 730
 731 SCM
 732 vector_ref (SCM x, SCM i)
 733 {
 734   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 735   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 736   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
 737   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
 738   if (TYPE (e) == CHAR) e = MAKE_CHAR (VALUE (e));
 739   if (TYPE (e) == NUMBER) e = MAKE_NUMBER (VALUE (e));
 740   return e;
 741 }
 742
 743 SCM
 744 vector_entry (SCM x) {
 745   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = MAKE_REF (x);
 746   return x;
 747 }
 748
 749 SCM
 750 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
 751 {
 752   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 753   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 754   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
 755   return cell_unspecified;
 756 }
 757
 758 SCM
 759 list_to_vector (SCM x)
 760 {
 761   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
 762   SCM v = make_vector (tmp_num);
 763   SCM p = VECTOR (v);
 764   while (x != cell_nil)
 765     {
 766       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
 767       x = cdr (x);
 768     }
 769   return v;
 770 }
 771
 772 SCM
 773 vector_to_list (SCM v)
 774 {
 775   SCM x = cell_nil;
 776   for (int i = 0; i < LENGTH (v); i++) {
 777     SCM e = VECTOR (v)+i;
 778     if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
 779     x = append2 (x, cons (e, cell_nil));
 780   }
 781   return x;
 782 }
 783
 784 void
 785 make_tmps (scm* cells)
 786 {
 787   tmp = g_free.value++;
 788   cells[tmp].type = CHAR;
 789   tmp_num = g_free.value++;
 790   cells[tmp_num].type = NUMBER;
 791   tmp_num2 = g_free.value++;
 792   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
 793   tmp_num3 = g_free.value++;
 794   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
 795   tmp_num4 = g_free.value++;
 796   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
 797 }
 798
 799 //\f Jam Collector
 800 SCM g_symbol_max;
 801 bool g_debug = false;
 802
 803 SCM
 804 gc_up_arena ()
 805 {
 806   ARENA_SIZE *= 2;
 807   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 808   if (!p) error (strerror (errno), MAKE_NUMBER (g_free.value));
 809   g_cells = (scm*)p;
 810   g_cells++;
 811   gc_init_news ();
 812 }
 813
 814 SCM
 815 gc ()
 816 {
 817   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
 818   g_free.value = 1;
 819   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
 820   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
 821     gc_copy (i);
 822   make_tmps (g_news);
 823   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
 824   SCM new = gc_copy (stack);
 825   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, stack);
 826   stack = new;
 827   return gc_loop (1);
 828 }
 829
 830 SCM
 831 gc_loop (SCM scan)
 832 {
 833   while (scan < g_free.value)
 834     {
 835       if (NTYPE (scan) == CLOSURE
 836           || NTYPE (scan) == FUNCTION
 837           || NTYPE (scan) == KEYWORD
 838           || NTYPE (scan) == MACRO
 839           || NTYPE (scan) == PAIR
 840           || NTYPE (scan) == REF
 841           || scan == 1 // null
 842           || NTYPE (scan) == SPECIAL
 843           || NTYPE (scan) == STRING
 844           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
 845         {
 846           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
 847           gc_relocate_car (scan, car);
 848         }
 849       if ((NTYPE (scan) == CLOSURE
 850            || NTYPE (scan) == MACRO
 851            || NTYPE (scan) == PAIR
 852            || NTYPE (scan) == VALUES)
 853           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
 854         {
 855           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
 856           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
 857         }
 858       scan++;
 859     }
 860   return gc_flip ();
 861 }
 862
 863 SCM
 864 gc_copy (SCM old)
 865 {
 866   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
 867   SCM new = g_free.value++;
 868   g_news[new] = g_cells[old];
 869   if (NTYPE (new) == VECTOR)
 870     {
 871       g_news[new].vector = g_free.value;
 872       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
 873         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
 874     }
 875   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
 876   g_cells[old].car = new;
 877   return new;
 878 }
 879
 880 SCM
 881 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
 882 {
 883   g_news[new].car = car;
 884   return cell_unspecified;
 885 }
 886
 887 SCM
 888 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
 889 {
 890   g_news[new].cdr = cdr;
 891   return cell_unspecified;
 892 }
 893
 894 SCM
 895 gc_flip ()
 896 {
 897   scm *cells = g_cells;
 898   g_cells = g_news;
 899   g_news = cells;
 900   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
 901   return stack;
 902 }
 903
 904 //\f Environment setup
 905 SCM
 906 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
 907 {
 908   return cons (cons (key, value), alist);
 909 }
 910
 911 SCM
 912 gc_init_cells ()
 913 {
 914   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 915   g_cells[0].type = VECTOR;
 916   g_cells[0].length = 1000;
 917   g_cells[0].vector = 0;
 918   g_cells++;
 919   g_cells[0].type = CHAR;
 920   g_cells[0].value = 'c';
 921 }
 922
 923 SCM
 924 gc_init_news ()
 925 {
 926   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
 927   g_news[0].type = VECTOR;
 928   g_news[0].length = 1000;
 929   g_news[0].vector = 0;
 930   g_news++;
 931   g_news[0].type = CHAR;
 932   g_news[0].value = 'n';
 933 }
 934
 935 SCM
 936 mes_symbols () ///((internal))
 937 {
 938   gc_init_cells ();
 939   gc_init_news ();
 940
 941 #include "mes.symbols.i"
 942
 943   g_symbol_max = g_free.value;
 944   make_tmps (g_cells);
 945
 946   g_symbols = 0;
 947   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
 948     g_symbols = cons (i, g_symbols);
 949
 950   SCM a = cell_nil;
 951
 952 #include "mes.symbol-names.i"
 953
 954 #if BOOT
 955   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
 956 #endif
 957   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
 958   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
 959   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
 960   a = acons (cell_closure, a, a);
 961
 962   return a;
 963 }
 964
 965 SCM
 966 mes_builtins (SCM a)
 967 {
 968 #include "mes.i"
 969
 970 #include "lib.i"
 971 #include "math.i"
 972 #include "posix.i"
 973 #include "reader.i"
 974
 975 #include "lib.environment.i"
 976 #include "math.environment.i"
 977 #include "mes.environment.i"
 978 #include "posix.environment.i"
 979 #include "reader.environment.i"
 980
 981   return a;
 982 }
 983
 984 SCM
 985 mes_stack (SCM a) ///((internal))
 986 {
 987   r0 = a;
 988   r1 = MAKE_CHAR (0);
 989   r2 = MAKE_CHAR (0);
 990   r3 = MAKE_CHAR (0);
 991   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
 992   return r0;
 993 }
 994
 995 SCM
 996 mes_environment () ///((internal))
 997 {
 998   SCM a = mes_symbols ();
 999   return mes_stack (a);
1000 }
1001
1002 SCM
1003 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1004 {
1005   return make_cell (tmp_num_ (CLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1006 }
1007
1008 SCM
1009 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1010 {
1011   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1012   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1013   if (TYPE (m) == MACRO) return MACRO (m);
1014   return cell_f;
1015 }
1016
1017 FILE *g_stdin;
1018 #include "lib.c"
1019 #include "math.c"
1020 #include "posix.c"
1021 #include "reader.c"
1022
1023 int
1024 main (int argc, char *argv[])
1025 {
1026   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1027   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1028   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1029   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.3\n");
1030   g_stdin = stdin;
1031   r0 = mes_environment ();
1032   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1033     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1034   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1035   stderr_ (begin_env (program, r0));
1036   fputs ("", stderr);
1037   gc (stack);
1038   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1039   return 0;
1040 }