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 #define READER 1
  34
  35 #if READER
  36 int ARENA_SIZE = 1000000;
  37 #else
  38 int ARENA_SIZE = 100000;
  39 #endif
  40 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
  41 int GC_SAFETY = 100;
  42
  43 typedef int SCM;
  44 enum type_t {CHAR, FUNCTION, KEYWORD, MACRO, NUMBER, PAIR, SPECIAL, STRING, SYMBOL, REF, VALUES, VECTOR, BROKEN_HEART};
  45 typedef SCM (*function0_t) (void);
  46 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
  47 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
  48 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
  49 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
  50 typedef struct function_t {
  51   union {
  52     function0_t function0;
  53     function1_t function1;
  54     function2_t function2;
  55     function3_t function3;
  56     functionn_t functionn;
  57   };
  58   int arity;
  59 } function;
  60 struct scm_t;
  61 typedef struct scm_t {
  62   enum type_t type;
  63   union {
  64     char const *name;
  65     SCM string;
  66     SCM car;
  67     SCM ref;
  68     int length;
  69   };
  70   union {
  71     int value;
  72     int function;
  73     SCM cdr;
  74     SCM macro;
  75     SCM vector;
  76     int hits;
  77   };
  78 } scm;
  79
  80 scm scm_nil = {SPECIAL, "()"};
  81 scm scm_f = {SPECIAL, "#f"};
  82 scm scm_t = {SPECIAL, "#t"};
  83 scm scm_dot = {SPECIAL, "."};
  84 scm scm_arrow = {SPECIAL, "=>"};
  85 scm scm_undefined = {SPECIAL, "*undefined*"};
  86 scm scm_unspecified = {SPECIAL, "*unspecified*"};
  87 scm scm_closure = {SPECIAL, "*closure*"};
  88 scm scm_circular = {SPECIAL, "*circular*"};
  89 #if BOOT
  90 scm scm_label = {
  91   SPECIAL, "label"};
  92 #endif
  93 scm scm_begin = {SPECIAL, "*begin*"};
  94
  95 scm scm_symbol_lambda = {SYMBOL, "lambda"};
  96 scm scm_symbol_begin = {SYMBOL, "begin"};
  97 scm scm_symbol_if = {SYMBOL, "if"};
  98 scm scm_symbol_define = {SYMBOL, "define"};
  99 scm scm_symbol_define_macro = {SYMBOL, "define-macro"};
 100 scm scm_symbol_set_x = {SYMBOL, "set!"};
 101
 102 scm scm_symbol_quote = {SYMBOL, "quote"};
 103 scm scm_symbol_quasiquote = {SYMBOL, "quasiquote"};
 104 scm scm_symbol_unquote = {SYMBOL, "unquote"};
 105 scm scm_symbol_unquote_splicing = {SYMBOL, "unquote-splicing"};
 106
 107 scm scm_symbol_sc_expand = {SYMBOL, "sc-expand"};
 108 scm scm_symbol_macro_expand = {SYMBOL, "macro-expand"};
 109 scm scm_symbol_sc_expander_alist = {SYMBOL, "*sc-expander-alist*"};
 110 scm scm_symbol_noexpand = {SYMBOL, "noexpand"};
 111 scm scm_symbol_syntax = {SYMBOL, "syntax"};
 112 scm scm_symbol_quasisyntax = {SYMBOL, "quasisyntax"};
 113 scm scm_symbol_unsyntax = {SYMBOL, "unsyntax"};
 114 scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {SYMBOL, "unsyntax-splicing"};
 115
 116 scm scm_symbol_call_with_values = {SYMBOL, "call-with-values"};
 117 scm scm_symbol_current_module = {SYMBOL, "current-module"};
 118 scm scm_symbol_primitive_load = {SYMBOL, "primitive-load"};
 119 scm scm_symbol_read_input_file = {SYMBOL, "read-input-file"};
 120
 121 scm scm_symbol_car = {SYMBOL, "car"};
 122 scm scm_symbol_cdr = {SYMBOL, "cdr"};
 123 scm scm_symbol_null_p = {SYMBOL, "null?"};
 124 scm scm_symbol_eq_p = {SYMBOL, "eq?"};
 125 scm scm_symbol_cons = {SYMBOL, "cons"};
 126
 127 scm char_eof = {CHAR, .name="*eof*", .value=-1};
 128 scm char_nul = {CHAR, .name="nul", .value=0};
 129 scm char_alarm = {CHAR, .name="alarm", .value=8};
 130 scm char_backspace = {CHAR, .name="backspace", .value=8};
 131 scm char_tab = {CHAR, .name="tab", .value=9};
 132 scm char_newline = {CHAR, .name="newline", .value=10};
 133 scm char_vtab = {CHAR, .name="vtab", .value=11};
 134 scm char_page = {CHAR, .name="page", .value=12};
 135 scm char_return = {CHAR, .name="return", .value=13};
 136 scm char_space = {CHAR, .name="space", .value=32};
 137
 138 scm g_free = {NUMBER, .value=0};
 139 scm *g_cells;
 140 scm *g_news = 0;
 141
 142 #include "mes.symbols.h"
 143
 144 SCM tmp;
 145 SCM tmp_num;
 146 SCM tmp_num2;
 147 SCM tmp_num3;
 148 SCM tmp_num4;
 149
 150 function functions[200];
 151 int g_function = 0;
 152
 153 SCM g_symbols = 0;
 154 SCM stack = 0;
 155 SCM r0 = 0; // a/env
 156 SCM r1 = 0; // param 1
 157 SCM r2 = 0; // param 2
 158 SCM r3 = 0; // param 3
 159
 160 #include "display.h"
 161 #include "lib.h"
 162 #include "math.h"
 163 #include "mes.h"
 164 #include "posix.h"
 165 #include "reader.h"
 166 #include "string.h"
 167 #include "type.h"
 168
 169 #define CAR(x) g_cells[x].car
 170 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
 171 #define HITS(x) g_cells[x].hits
 172 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
 173 #define NAME(x) g_cells[x].name
 174 #define STRING(x) g_cells[x].string
 175 #define TYPE(x) g_cells[x].type
 176 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
 177 #define REF(x) g_cells[x].ref
 178 #define VALUE(x) g_cells[x].value
 179 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
 180 #define FUNCTION(x) functions[g_cells[x].function]
 181 #define NCAR(x) g_news[x].car
 182 #define NTYPE(x) g_news[x].type
 183
 184 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 185 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
 186 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
 187 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
 188 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
 189 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
 190 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
 191
 192 SCM display_ (FILE* f, SCM x);
 193 SCM vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a);
 194
 195 SCM
 196 alloc (int n)
 197 {
 198   assert (g_free.value + n < ARENA_SIZE);
 199   SCM x = g_free.value;
 200   g_free.value += n;
 201   return x;
 202 }
 203
 204 SCM
 205 make_cell (SCM type, SCM car, SCM cdr)
 206 {
 207   SCM x = alloc (1);
 208   assert (TYPE (type) == NUMBER);
 209   TYPE (x) = VALUE (type);
 210   if (VALUE (type) == CHAR || VALUE (type) == NUMBER) {
 211     if (car) CAR (x) = CAR (car);
 212     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 213   } else if (VALUE (type) == FUNCTION) {
 214     if (car) CAR (x) = car;
 215     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
 216   } else {
 217     CAR (x) = car;
 218     CDR (x) = cdr;
 219   }
 220   return x;
 221 }
 222
 223 SCM
 224 cons (SCM x, SCM y)
 225 {
 226   g_cells[tmp_num].value = PAIR;
 227   return make_cell (tmp_num, x, y);
 228 }
 229
 230 SCM
 231 car (SCM x)
 232 {
 233   assert (TYPE (x) == PAIR);
 234   return CAR (x);
 235 }
 236
 237 SCM
 238 cdr (SCM x)
 239 {
 240   assert (TYPE (x) == PAIR);
 241   return CDR (x);
 242 }
 243
 244 SCM
 245 eq_p (SCM x, SCM y)
 246 {
 247   return (x == y
 248           || ((TYPE (x) == KEYWORD && TYPE (y) == KEYWORD
 249                && STRING (x) == STRING (y)))
 250           || (TYPE (x) == CHAR && TYPE (y) == CHAR
 251               && VALUE (x) == VALUE (y))
 252           || (TYPE (x) == NUMBER && TYPE (y) == NUMBER
 253               && VALUE (x) == VALUE (y)))
 254     ? cell_t : cell_f;
 255 }
 256
 257 SCM
 258 set_car_x (SCM x, SCM e)
 259 {
 260   assert (TYPE (x) == PAIR);
 261   CAR (x) = e;
 262   return cell_unspecified;
 263 }
 264
 265 SCM
 266 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
 267 {
 268   assert (TYPE (x) == PAIR);
 269   CDR (x) = e;
 270   return cell_unspecified;
 271 }
 272
 273 SCM
 274 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
 275 {
 276   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
 277   return set_cdr_x (p, e);
 278 }
 279
 280 SCM
 281 quote (SCM x)
 282 {
 283   return cons (cell_symbol_quote, x);
 284 }
 285
 286 SCM
 287 quasiquote (SCM x)
 288 {
 289   return cons (cell_symbol_quasiquote, x);
 290 }
 291
 292 SCM
 293 quasisyntax (SCM x)
 294 {
 295   return cons (cell_symbol_quasisyntax, x);
 296 }
 297
 298 SCM
 299 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
 300 {
 301   if (x == cell_nil)
 302     return a;
 303   if (pair_p (x) == cell_f)
 304     return cons (cons (x, y), a);
 305   return cons (cons (car (x), car (y)),
 306                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
 307 }
 308
 309 SCM
 310 assq (SCM x, SCM a)
 311 {
 312   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f)
 313     {
 314       if (TYPE (a) == BROKEN_HEART || TYPE (CAR (a)) == BROKEN_HEART)
 315         fprintf (stderr, "oops, broken heart\n");
 316       a = CDR (a);
 317     }
 318   return a != cell_nil ? car (a) : cell_f;
 319 }
 320
 321 SCM
 322 assq_ref_cache (SCM x, SCM a)
 323 {
 324   x = assq (x, a);
 325   if (x == cell_f) return cell_undefined;
 326   return cdr (x);
 327 }
 328
 329 SCM
 330 assert_defined (SCM x, SCM e)
 331 {
 332   if (e == cell_undefined)
 333     {
 334       fprintf (stderr, "eval: unbound variable:");
 335       display_ (stderr, x);
 336       fprintf (stderr, "\n");
 337       assert (!"unbound variable");
 338     }
 339   return e;
 340 }
 341
 342 enum eval_apply_t {EVLIS, APPLY, EVAL, MACRO_EXPAND, BEGIN, IF, CALL_WITH_VALUES};
 343 enum eval_apply_t g_target;
 344
 345 SCM
 346 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
 347 {
 348   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
 349   r1 = e;
 350   r0 = cl;
 351   r2 = a;
 352   r3 = aa;
 353   g_target = BEGIN;
 354   return eval_apply ();
 355 }
 356
 357 SCM
 358 eval_apply ()
 359 {
 360   switch (g_target)
 361     {
 362     case EVLIS: goto evlis;
 363     case APPLY: goto apply;
 364     case EVAL: goto eval;
 365     case MACRO_EXPAND: goto macro_expand;
 366     case BEGIN: goto begin;
 367     case IF: goto label_if;
 368     case CALL_WITH_VALUES: goto call_with_values;
 369     }
 370
 371  evlis:
 372   if (r1 == cell_nil) return cell_nil;
 373   if (TYPE (r1) != PAIR) goto eval; // (r1, r0);
 374   r2 = eval_env (car (r1), r0);
 375   r1 = evlis_env (cdr (r1), r0);
 376   return cons (r2, r1);
 377
 378  apply:
 379   if (TYPE (r1) != PAIR)
 380     {
 381       if (TYPE (r1) == FUNCTION) return call (r1, r2);
 382       if (r1 == cell_symbol_call_with_values)
 383         return call_with_values_env (car (r2), cadr (r2), r0);
 384       if (r1 == cell_symbol_current_module) return r0;
 385     }
 386   else
 387     switch (car (r1))
 388       {
 389       case cell_symbol_lambda:
 390         {
 391           SCM args = cadr (r1);
 392           SCM body = cddr (r1);
 393           SCM p = pairlis (args, r2, r0);
 394           return call_lambda (body, p, p, r0);
 395         }
 396       case cell_closure:
 397         {
 398           SCM args = caddr (r1);
 399           SCM body = cdddr (r1);
 400           SCM aa = cdadr (r1);
 401           aa = cdr (aa);
 402           SCM p = pairlis (args, r2, aa);
 403           return call_lambda (body, p, aa, r0);
 404         }
 405 #if BOOT
 406       case cell_symbol_label:
 407         return apply_env (caddr (r1), r2, cons (cons (cadr (r1), caddr (r1)), r0));
 408 #endif
 409       }
 410   SCM e = eval_env (r1, r0);
 411   char const* type = 0;
 412   if (e == cell_f || e == cell_t) type = "bool";
 413   if (TYPE (e) == CHAR) type = "char";
 414   if (TYPE (e) == NUMBER) type = "number";
 415   if (TYPE (e) == STRING) type = "string";
 416   if (e == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
 417   if (e == cell_undefined) type =  "*undefined*";
 418   if (type)
 419     {
 420       fprintf (stderr, "cannot apply: %s: ", type);
 421       display_ (stderr, e);
 422       fprintf (stderr, " [");
 423       display_ (stderr, r1);
 424       fprintf (stderr, "]\n");
 425       assert (!"cannot apply");
 426     }
 427   return apply_env (e, r2, r0);
 428
 429  eval:
 430   switch (TYPE (r1))
 431     {
 432     case PAIR:
 433       {
 434         switch (car (r1))
 435           {
 436 #if FIXED_PRIMITIVES
 437           case cell_symbol_car: return car (eval_env (CADR (r1), r0));
 438           case cell_symbol_cdr: return cdr (eval_env (CADR (r1), r0));
 439           case cell_symbol_cons: {SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 440               return cons (CAR (m), CADR (m));}
 441           case cell_symbol_null_p: return null_p (eval_env (CADR (r1), r0));
 442 #endif // FIXED_PRIMITIVES
 443           case cell_symbol_quote: return cadr (r1);
 444 #if QUASISYNTAX
 445           case cell_symbol_syntax: return cadr (r1);
 446 #endif
 447           case cell_symbol_begin: return begin_env (r1, r0);
 448           case cell_symbol_lambda:
 449             return make_closure (cadr (r1), cddr (r1), assq (cell_closure, r0));
 450           case cell_closure: return r1;
 451           case cell_symbol_if: return if_env (cdr (r1), r0);
 452 #if 1 //!BOOT
 453           case cell_symbol_set_x: {
 454             SCM x = eval_env (caddr (r1), r0); return set_env_x (cadr (r1), x, r0);
 455           }
 456 #endif
 457           default: {
 458             SCM x = macro_expand_env (r1, r0);
 459             if (x != r1)
 460               {
 461                 if (TYPE (x) == PAIR)
 462                   {
 463                     set_cdr_x (r1, cdr (x));
 464                     set_car_x (r1, car (x));
 465                   }
 466                 else
 467                   r1 = x;
 468                 return eval_env (x, r0);
 469               }
 470             SCM m = evlis_env (CDR (r1), r0);
 471             return apply_env (car (r1), m, r0);
 472           }
 473           }
 474       }
 475     case SYMBOL: return assert_defined (r1, assq_ref_cache (r1, r0));
 476     default: return r1;
 477     }
 478
 479  macro_expand:
 480   if (TYPE (CAR (r1)) == STRING && string_to_symbol (CAR (r1)) == cell_symbol_noexpand)
 481     return cadr (r1);
 482
 483   SCM macro;
 484   SCM expanders;
 485   if (TYPE (r1) == PAIR
 486       && (macro = lookup_macro (car (r1), r0)) != cell_f)
 487     return apply_env (macro, CDR (r1), r0);
 488   else if (TYPE (r1) == PAIR
 489            && TYPE (CAR (r1)) == SYMBOL
 490            && ((expanders = assq_ref_cache (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
 491            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
 492     {
 493       SCM sc_expand = assq_ref_cache (cell_symbol_macro_expand, r0);
 494       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
 495         r1 = apply_env (sc_expand, cons (r1, cell_nil), r0);
 496     }
 497   return r1;
 498
 499   SCM r;
 500  begin:
 501   r = cell_unspecified;
 502   while (r1 != cell_nil) {
 503     if (TYPE (r1) == PAIR && TYPE (CAR (r1)) == PAIR)
 504       {
 505         if (caar (r1) == cell_symbol_begin)
 506           r1 = append2 (cdar (r1), cdr (r1));
 507         else if (caar (r1) == cell_symbol_primitive_load)
 508           {
 509             SCM f = read_input_file_env (r0);
 510             r1 = append2 (f, cdr (r1));
 511           }
 512       }
 513     r = eval_env (car (r1), r0);
 514     r1 = CDR (r1);
 515   }
 516   return r;
 517
 518   SCM x;
 519  label_if:
 520   x = eval_env (car (r1), r0);
 521   if (x != cell_f)
 522     return eval_env (cadr (r1), r0);
 523   if (cddr (r1) != cell_nil)
 524     return eval_env (caddr (r1), r0);
 525   return cell_unspecified;
 526
 527   SCM v;
 528  call_with_values:
 529   v = apply_env (r1, cell_nil, r0);
 530   if (TYPE (v) == VALUES)
 531     v = CDR (v);
 532   return apply_env (r2, v, r0);
 533 }
 534
 535 SCM
 536 call (SCM fn, SCM x)
 537 {
 538   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 539       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == VALUES)
 540     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
 541   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
 542       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == PAIR && TYPE (CADR (x)) == VALUES)
 543     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
 544   switch (FUNCTION (fn).arity)
 545     {
 546     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
 547     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
 548     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), cadr (x));
 549     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), cadr (x), caddr (x));
 550     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
 551     }
 552   return cell_unspecified;
 553 }
 554
 555 SCM
 556 gc_frame (SCM stack)
 557 {
 558   SCM frame = car (stack);
 559   r1 = car (frame);
 560   r2 = cadr (frame);
 561   r3 = caddr (frame);
 562   r0 = cadddr (frame);
 563   return frame;
 564 }
 565
 566 SCM
 567 gc_stack (SCM a)
 568 {
 569   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 570   stack = cons (frame, stack);
 571   stack = gc (stack);
 572   gc_frame (stack);
 573   stack = cdr (stack);
 574   return stack;
 575 }
 576
 577 SCM
 578 vm_call (function0_t f, SCM p1, SCM p2, SCM a)
 579 {
 580   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
 581   stack = cons (frame, stack);
 582   r1 = p1;
 583   r2 = p2;
 584   r0 = a;
 585   if (g_free.value + GC_SAFETY > ARENA_SIZE)
 586     gc_stack (stack);
 587
 588   SCM r = f ();
 589   frame = gc_frame (stack);
 590   stack = cdr (stack);
 591   return r;
 592 }
 593
 594 SCM
 595 evlis_env (SCM m, SCM a)
 596 {
 597   g_target = EVLIS;
 598   return vm_call (eval_apply, m, cell_undefined, a);
 599 }
 600
 601 SCM
 602 apply_env (SCM fn, SCM x, SCM a)
 603 {
 604   g_target = APPLY;
 605   return vm_call (eval_apply, fn, x, a);
 606 }
 607
 608 SCM
 609 eval_env (SCM e, SCM a)
 610 {
 611   g_target = EVAL;
 612   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 613 }
 614
 615 SCM
 616 macro_expand_env (SCM e, SCM a)
 617 {
 618   g_target = MACRO_EXPAND;
 619   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 620 }
 621
 622 SCM
 623 begin_env (SCM e, SCM a)
 624 {
 625   g_target = BEGIN;
 626   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 627 }
 628
 629 SCM
 630 if_env (SCM e, SCM a)
 631 {
 632   g_target = IF;
 633   return vm_call (eval_apply, e, cell_undefined, a);
 634 }
 635
 636 SCM
 637 call_with_values_env (SCM producer, SCM consumer, SCM a)
 638 {
 639   g_target = CALL_WITH_VALUES;
 640   return vm_call (eval_apply, producer, consumer, a);
 641 }
 642
 643 SCM
 644 append2 (SCM x, SCM y)
 645 {
 646   if (x == cell_nil) return y;
 647   assert (TYPE (x) == PAIR);
 648   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
 649 }
 650
 651 SCM
 652 append (SCM x) ///((arity . n))
 653  {
 654   if (x == cell_nil) return cell_nil;
 655   if (cdr (x) == cell_nil) return car (x);
 656   return append2 (car (x), append (cdr (x)));
 657  }
 658
 659 SCM
 660 make_char (int x)
 661 {
 662   g_cells[tmp_num].value = CHAR;
 663   g_cells[tmp_num2].value = x;
 664   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 665 }
 666
 667 SCM
 668 make_function (SCM name, SCM id, SCM arity)
 669 {
 670   g_cells[tmp_num3].value = FUNCTION;
 671   function *f = (function*)malloc (sizeof (function));
 672   f->arity = VALUE (arity);
 673   g_cells[tmp_num4].value = (long)f;
 674   return make_cell (tmp_num3, name, tmp_num4);
 675 }
 676
 677 SCM
 678 make_keyword (SCM s)
 679 {
 680   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
 681   x = x ? x : internal_make_symbol (s);
 682   g_cells[tmp_num].value = KEYWORD;
 683   return make_cell (tmp_num, STRING (x), 0);
 684 }
 685
 686 SCM
 687 make_macro (SCM name, SCM x)
 688 {
 689   g_cells[tmp_num].value = MACRO;
 690   return make_cell (tmp_num, STRING (name), x);
 691 }
 692
 693 SCM
 694 make_number (int x)
 695 {
 696   g_cells[tmp_num].value = NUMBER;
 697   g_cells[tmp_num2].value = x;
 698   return make_cell (tmp_num, tmp_num2, tmp_num2);
 699 }
 700
 701 SCM
 702 make_ref (SCM x)
 703 {
 704   g_cells[tmp_num].value = REF;
 705   return make_cell (tmp_num, x, x);
 706 }
 707
 708 SCM
 709 make_string (SCM x)
 710 {
 711   g_cells[tmp_num].value = STRING;
 712   return make_cell (tmp_num, x, 0);
 713 }
 714
 715 SCM
 716 cstring_to_list (char const* s)
 717 {
 718   SCM p = cell_nil;
 719   int i = strlen (s);
 720   while (i--)
 721     p = cons (make_char (s[i]), p);
 722   return p;
 723 }
 724
 725 SCM
 726 null_p (SCM x)
 727 {
 728   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
 729 }
 730
 731 SCM
 732 internal_make_symbol (SCM s)
 733 {
 734   g_cells[tmp_num].value = SYMBOL;
 735   SCM x = make_cell (tmp_num, s, 0);
 736   g_symbols = cons (x, g_symbols);
 737   return x;
 738 }
 739
 740 SCM
 741 make_symbol (SCM s)
 742 {
 743   SCM x = internal_lookup_symbol (s);
 744   return x ? x : internal_make_symbol (s);
 745 }
 746
 747 SCM
 748 make_vector (SCM n)
 749 {
 750   int k = VALUE (n);
 751   g_cells[tmp_num].value = VECTOR;
 752   SCM v = alloc (k);
 753   SCM x = make_cell (tmp_num, k, v);
 754   for (int i=0; i<k; i++) g_cells[v+i] = g_cells[vector_entry (cell_unspecified)];
 755   return x;
 756 }
 757
 758 SCM
 759 values (SCM x) ///((arity . n))
 760 {
 761   SCM v = cons (0, x);
 762   TYPE (v) = VALUES;
 763   return v;
 764 }
 765
 766 SCM
 767 vector_length (SCM x)
 768 {
 769   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 770   return make_number (LENGTH (x));
 771 }
 772
 773 SCM
 774 vector_ref (SCM x, SCM i)
 775 {
 776   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 777   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 778   SCM e = VECTOR (x) + VALUE (i);
 779   if (TYPE (e) == REF) e = g_cells[e].ref;
 780   if (TYPE (e) == CHAR) e = make_char (VALUE (e));
 781   if (TYPE (e) == NUMBER) e = make_number (VALUE (e));
 782   return e;
 783 }
 784
 785 SCM
 786 vector_entry (SCM x) {
 787   if (TYPE (x) == PAIR || TYPE (x) == SPECIAL || TYPE (x) == STRING || TYPE (x) == SYMBOL || TYPE (x) == VECTOR) x = make_ref (x);
 788   return x;
 789 }
 790
 791 SCM
 792 vector_set_x (SCM x, SCM i, SCM e)
 793 {
 794   assert (TYPE (x) == VECTOR);
 795   assert (VALUE (i) < LENGTH (x));
 796   g_cells[VECTOR (x)+g_cells[i].value] = g_cells[vector_entry (e)];
 797   return cell_unspecified;
 798 }
 799
 800 SCM
 801 list_to_vector (SCM x)
 802 {
 803   VALUE (tmp_num) = VALUE (length (x));
 804   SCM v = make_vector (tmp_num);
 805   SCM p = VECTOR (v);
 806   while (x != cell_nil)
 807     {
 808       g_cells[p++] = g_cells[vector_entry (car (x))];
 809       x = cdr (x);
 810     }
 811   return v;
 812 }
 813
 814 FILE *g_stdin;
 815 int
 816 getchar ()
 817 {
 818   return getc (g_stdin);
 819 }
 820
 821 int
 822 ungetchar (int c)
 823 {
 824   return ungetc (c, g_stdin);
 825 }
 826
 827 int
 828 peekchar ()
 829 {
 830   int c = getchar ();
 831   ungetchar (c);
 832   return c;
 833 }
 834
 835 SCM
 836 peek_byte ()
 837 {
 838   return make_number (peekchar ());
 839 }
 840
 841 SCM
 842 read_byte ()
 843 {
 844   return make_number (getchar ());
 845 }
 846
 847 SCM
 848 unread_byte (SCM i)
 849 {
 850   ungetchar (VALUE (i));
 851   return i;
 852 }
 853
 854 SCM
 855 write_char (SCM x) ///((arity . n))
 856 {
 857   SCM c = car (x);
 858   SCM p = cdr (x);
 859   int fd = 1;
 860   if (TYPE (p) == PAIR && TYPE (car (p)) == NUMBER) fd = VALUE (car (p));
 861   FILE *f = fd == 1 ? stdout : stderr;
 862   assert (TYPE (c) == NUMBER || TYPE (c) == CHAR);
 863   fputc (VALUE (c), f);
 864   return c;
 865 }
 866
 867 SCM
 868 symbol_to_list (SCM x)
 869 {
 870   assert (TYPE (x) == SYMBOL);
 871   return STRING (x);
 872 }
 873
 874 SCM
 875 char_to_integer (SCM x)
 876 {
 877   assert (TYPE (x) == CHAR);
 878   return make_number (VALUE (x));
 879 }
 880
 881 SCM
 882 integer_to_char (SCM x)
 883 {
 884   assert (TYPE (x) == NUMBER);
 885   return make_char (VALUE (x));
 886 }
 887
 888 void
 889 make_tmps (scm* cells)
 890 {
 891   tmp = g_free.value++;
 892   cells[tmp].type = CHAR;
 893   tmp_num = g_free.value++;
 894   cells[tmp_num].type = NUMBER;
 895   tmp_num2 = g_free.value++;
 896   cells[tmp_num2].type = NUMBER;
 897   tmp_num3 = g_free.value++;
 898   cells[tmp_num3].type = NUMBER;
 899   tmp_num4 = g_free.value++;
 900   cells[tmp_num4].type = NUMBER;
 901 }
 902
 903 //\f Jam Collector
 904 SCM g_symbol_max;
 905 bool g_debug = false;
 906
 907 SCM
 908 gc_up_arena ()
 909 {
 910   ARENA_SIZE *= 2;
 911   void *p = realloc (g_cells-1, 2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
 912   if (!p)
 913     {
 914       if (g_debug) fprintf (stderr, "cannot up arena: %s: arena=%d\n", strerror (errno), 2*ARENA_SIZE);
 915       return cell_unspecified;
 916     }
 917   g_cells = (scm*)p;
 918   g_cells++;
 919   gc_init_news ();
 920 }
 921
 922 SCM
 923 gc ()
 924 {
 925   if (g_debug) fprintf (stderr, "***gc[%d]...", g_free.value);
 926   g_free.value = 1;
 927   if (g_cells < g_news && ARENA_SIZE < MAX_ARENA_SIZE) gc_up_arena ();
 928   for (int i=g_free.value; i<g_symbol_max; i++)
 929     gc_copy (i);
 930   make_tmps (g_news);
 931   g_symbols = gc_copy (g_symbols);
 932   SCM new = gc_copy (stack);
 933   if (g_debug) fprintf (stderr, "new=%d\n", new, stack);
 934   stack = new;
 935   return gc_loop (1);
 936 }
 937
 938 SCM
 939 gc_loop (SCM scan)
 940 {
 941   while (scan < g_free.value)
 942     {
 943       if (NTYPE (scan) == KEYWORD
 944           || NTYPE (scan) == MACRO
 945           || NTYPE (scan) == PAIR
 946           || NTYPE (scan) == REF
 947           || scan == 1 // null
 948           || NTYPE (scan) == SPECIAL
 949           || NTYPE (scan) == STRING
 950           || NTYPE (scan) == SYMBOL)
 951         {
 952           SCM car = gc_copy (g_news[scan].car);
 953           gc_relocate_car (scan, car);
 954         }
 955       if ((NTYPE (scan) == MACRO
 956            || NTYPE (scan) == PAIR
 957            || NTYPE (scan) == VALUES)
 958           && g_news[scan].cdr) // allow for 0 terminated list of symbols
 959         {
 960           SCM cdr = gc_copy (g_news[scan].cdr);
 961           gc_relocate_cdr (scan, cdr);
 962         }
 963       scan++;
 964     }
 965   return gc_flip ();
 966 }
 967
 968 SCM
 969 gc_copy (SCM old)
 970 {
 971   if (TYPE (old) == BROKEN_HEART) return g_cells[old].car;
 972   SCM new = g_free.value++;
 973   g_news[new] = g_cells[old];
 974   if (NTYPE (new) == VECTOR)
 975     {
 976       g_news[new].vector = g_free.value;
 977       for (int i=0; i<LENGTH (old); i++)
 978         g_news[g_free.value++] = g_cells[VECTOR (old)+i];
 979     }
 980   g_cells[old].type = BROKEN_HEART;
 981   g_cells[old].car = new;
 982   return new;
 983 }
 984
 985 SCM
 986 gc_relocate_car (SCM new, SCM car)
 987 {
 988   g_news[new].car = car;
 989   return cell_unspecified;
 990 }
 991
 992 SCM
 993 gc_relocate_cdr (SCM new, SCM cdr)
 994 {
 995   g_news[new].cdr = cdr;
 996   return cell_unspecified;
 997 }
 998
 999 SCM
1000 gc_flip ()
1001 {
1002   scm *cells = g_cells;
1003   g_cells = g_news;
1004   g_news = cells;
1005   if (g_debug) fprintf (stderr, " => jam[%d]\n", g_free.value);
1006   return stack;
1007 }
1008
1009 SCM
1010 gc_show ()
1011 {
1012   fprintf (stderr, "cells: ");
1013   scm *t = g_cells;
1014   display_ (stderr, -1);
1015   fprintf (stderr, "\n");
1016   if (g_news)
1017     {
1018       fprintf (stderr, "news: ");
1019       g_cells = g_news;
1020       display_ (stderr, -1);
1021       fprintf (stderr, "\n");
1022     }
1023   g_cells = t;
1024   return cell_unspecified;
1025 }
1026
1027 //\f Environment setup
1028 SCM
1029 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
1030 {
1031   return cons (cons (key, value), alist);
1032 }
1033
1034 SCM
1035 add_environment (SCM a, char const *name, SCM x)
1036 {
1037   return acons (make_symbol (cstring_to_list (name)), x, a);
1038 }
1039
1040 SCM
1041 gc_init_cells ()
1042 {
1043   g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1044   g_cells[0].type = VECTOR;
1045   g_cells[0].length = 1000;
1046   g_cells[0].vector = 0;
1047   g_cells++;
1048   g_cells[0].type = CHAR;
1049   g_cells[0].value = 'c';
1050 }
1051
1052 SCM
1053 gc_init_news ()
1054 {
1055   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1056   g_news[0].type = VECTOR;
1057   g_news[0].length = 1000;
1058   g_news[0].vector = 0;
1059   g_news++;
1060   g_news[0].type = CHAR;
1061   g_news[0].value = 'n';
1062 }
1063
1064 SCM
1065 mes_symbols () ///((internal))
1066 {
1067   gc_init_cells ();
1068   gc_init_news ();
1069
1070 #include "mes.symbols.i"
1071
1072   g_symbol_max = g_free.value;
1073   make_tmps (g_cells);
1074
1075   g_symbols = 0;
1076   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1077     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1078
1079   SCM a = cell_nil;
1080
1081 #if BOOT
1082   a = acons (cell_symbol_label, cell_t, a);
1083 #endif
1084   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1085   a = add_environment (a, "sc-expand", cell_f);
1086   a = acons (cell_closure, a, a);
1087
1088   internal_lookup_symbol (cell_nil);
1089
1090   return a;
1091 }
1092
1093 SCM
1094 mes_builtins (SCM a)
1095 {
1096 #include "mes.i"
1097
1098 #include "display.i"
1099 #include "lib.i"
1100 #include "math.i"
1101 #include "posix.i"
1102 #include "reader.i"
1103 #include "string.i"
1104 #include "type.i"
1105
1106 #include "display.environment.i"
1107 #include "lib.environment.i"
1108 #include "math.environment.i"
1109 #include "mes.environment.i"
1110 #include "posix.environment.i"
1111 #include "reader.environment.i"
1112 #include "string.environment.i"
1113 #include "type.environment.i"
1114
1115   a = add_environment (a, "*dot*", cell_dot);
1116   a = add_environment (a, "*foo-bar-baz*", cell_nil); // FIXME: some off-by one?
1117
1118   return a;
1119 }
1120
1121 SCM
1122 mes_stack (SCM a) ///((internal))
1123 {
1124   r0 = a;
1125   r1 = make_char (0);
1126   r2 = make_char (0);
1127   r3 = make_char (0);
1128   stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1129   return r0;
1130 }
1131
1132 SCM
1133 mes_environment () ///((internal))
1134 {
1135   SCM a = mes_symbols ();
1136   return mes_stack (a);
1137 }
1138
1139 SCM
1140 make_lambda (SCM args, SCM body)
1141 {
1142   return cons (cell_symbol_lambda, cons (args, body));
1143 }
1144
1145 SCM
1146 make_closure (SCM args, SCM body, SCM a)
1147 {
1148   return cons (cell_closure, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
1149 }
1150
1151 SCM
1152 lookup_macro (SCM x, SCM a)
1153 {
1154   if (TYPE (x) != SYMBOL) return cell_f;
1155   SCM m = assq_ref_cache (x, a);
1156   if (macro_p (m) == cell_t) return MACRO (m);
1157   return cell_f;
1158 }
1159
1160 SCM
1161 read_input_file_env_ (SCM e, SCM a)
1162 {
1163   if (e == cell_nil) return e;
1164   return cons (e, read_input_file_env_ (read_env (a), a));
1165 }
1166
1167 SCM
1168 read_input_file_env (SCM a)
1169 {
1170   r0 = a;
1171 #if READER
1172   return read_input_file_env_ (read_env (r0), r0);
1173 #endif
1174   return apply_env (cell_symbol_read_input_file, cell_nil, r0);
1175 }
1176
1177 SCM
1178 load_env (SCM a) ///((internal))
1179 {
1180   r0 =a;
1181 #if 1 //!READER
1182   g_stdin = fopen ("module/mes/read-0.mes", "r");
1183   g_stdin = g_stdin ? g_stdin : fopen (PREFIX "module/mes/read-0.mes", "r");
1184 #endif
1185   if (!g_function) r0 = mes_builtins (r0);
1186   r3 = read_input_file_env (r0);
1187   g_stdin = stdin;
1188   return r3;
1189 }
1190
1191 SCM
1192 bload_env (SCM a) ///((internal))
1193 {
1194   g_stdin = fopen ("module/mes/read-0.mo", "r");
1195   g_stdin = g_stdin ? g_stdin : fopen (PREFIX "module/mes/read-0.mo", "r");
1196   char *p = (char*)g_cells;
1197   assert (getchar () == 'M');
1198   assert (getchar () == 'E');
1199   assert (getchar () == 'S');
1200   stack = getchar () << 8;
1201   stack += getchar ();
1202   int c = getchar ();
1203   while (c != EOF)
1204     {
1205       *p++ = c;
1206       c = getchar ();
1207     }
1208   g_free.value = (p-(char*)g_cells) / sizeof (scm);
1209   gc_frame (stack);
1210   g_symbols = r1;
1211   g_stdin = stdin;
1212
1213   r0 = mes_builtins (r0);
1214   return r3;
1215 }
1216
1217 int
1218 dump ()
1219 {
1220   r1 = g_symbols;
1221   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
1222   stack = cons (frame, stack);
1223   stack = gc (stack);
1224   gc_frame (stack);
1225   char *p = (char*)g_cells;
1226   fputc ('M', stdout);
1227   fputc ('E', stdout);
1228   fputc ('S', stdout);
1229   fputc (stack >> 8, stdout);
1230   fputc (stack % 256, stdout);
1231   for (int i=0; i<g_free.value * sizeof(scm); i++)
1232     fputc (*p++, stdout);
1233   return 0;
1234 }
1235
1236 #include "type.c"
1237 #include "display.c"
1238 #include "lib.c"
1239 #include "math.c"
1240 #include "posix.c"
1241 #include "reader.c"
1242 #include "string.c"
1243
1244 int
1245 main (int argc, char *argv[])
1246 {
1247   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1248   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1249   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes < FILE\n");
1250   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) return puts ("Mes 0.3\n");
1251   g_stdin = stdin;
1252   r0 = mes_environment ();
1253   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1254     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1255   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1256   display_ (stderr, begin_env (program, r0));
1257   fputs ("", stderr);
1258   gc (stack);
1259   if (g_debug) fprintf (stderr, "\nstats: [%d]\n", g_free.value);
1260   return 0;
1261 }