core/mini-mes: Merge merge mes.c and mini-mes.c.
[mes.git] / scaffold / mini-mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #if !__MESC__
22 #include "mlibc.c"
23 #endif
24 #define assert(x) ((x) ? (void)0 : assert_fail (#x))
25
26 #define FIXED_PRIMITIVES 1
27
28 #define MES_GC 1
29 #if MES_GC
30 int ARENA_SIZE = 100000;
31 #else
32 int ARENA_SIZE = 1000000000;
33 #endif
34 int MAX_ARENA_SIZE = 40000000;
35 int GC_SAFETY = 10000;
36
37 char *g_arena = 0;
38
39 typedef int SCM;
40
41 int g_debug = 0;
42 int g_free = 0;
43
44 SCM g_continuations = 0;
45 SCM g_symbols = 0;
46 SCM g_stack = 0;
47 // a/env
48 SCM r0 = 0;
49 // param 1
50 SCM r1 = 0;
51 // save 2+load/dump
52 SCM r2 = 0;
53 // continuation
54 SCM r3 = 0;
55
56 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
57
58 struct scm {
59   enum type_t type;
60   SCM car;
61   SCM cdr;
62 };
63 struct function {
64   int (*function) (void);
65   int arity;
66   char *name;
67 };
68
69 #if __MESC__
70 //FIXME
71 char *foobar = 0;
72 struct scm *g_cells = foobar;
73 struct scm *g_news = foobar;
74 #else
75 struct scm *g_cells = 0;
76 struct scm *g_news = 0;
77 #endif
78
79 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
80 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
81 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
82 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
83 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
84 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
85 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
86 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
87 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
88 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
89
90 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
91 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
92 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
93 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
94 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
95 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
96
97 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
98 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
99 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
100
101 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
102 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
103 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
104 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
105 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
106 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
107 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
108 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
109
110 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
111 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
112 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
113 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
114 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
115 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
116
117 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
118 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
119 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
120
121 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
122 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
123 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
124 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
125 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
126
127 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
128 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
129 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
130 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
131 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
132 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
133
134 //FIXED_PRIMITIVES
135 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
136 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
137 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
138 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
139
140 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
141 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
142 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
143 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
144 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
145 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
146 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
147 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
148 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
149 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
150 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
151 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
152 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
153
154 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
155 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
156
157 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
158
159 #include "mini-mes.symbols.h"
160
161 SCM tmp;
162 SCM tmp_num;
163 SCM tmp_num2;
164
165 struct function g_functions[200];
166 int g_function = 0;
167
168 #include "mini-gc.h"
169 #include "mini-lib.h"
170 #include "mini-math.h"
171 #include "mini-mes.h"
172 #include "mini-posix.h"
173 // #include "mini-reader.h"
174 #include "mini-vector.h"
175
176 #define TYPE(x) g_cells[x].type
177 #define CAR(x) g_cells[x].car
178 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
179
180 #define NTYPE(x) g_news[x].type
181 #define NCAR(x) g_news[x].car
182 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
183
184 #define LENGTH(x) g_cells[x].car
185 #define REF(x) g_cells[x].car
186 #define STRING(x) g_cells[x].car
187
188 #define CLOSURE(x) g_cells[x].cdr
189 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
190
191 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].cdr]
192 #define MACRO(x) g_cells[x].cdr
193 #define VALUE(x) g_cells[x].cdr
194 #define VECTOR(x) g_cells[x].cdr
195
196 #define NLENGTH(x) g_news[x].car
197
198 #define NVALUE(x) g_news[x].cdr
199 #define NVECTOR(x) g_news[x].cdr
200
201 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
202 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
203 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
204 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
205 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
206
207 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
208 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
209 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
210 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
211 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
212 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
213 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
214
215 SCM
216 alloc (int n)
217 {
218   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
219   SCM x = g_free;
220   g_free += n;
221   return x;
222 }
223
224 SCM
225 tmp_num_ (int x)
226 {
227   VALUE (tmp_num) = x;
228   return tmp_num;
229 }
230
231 SCM
232 tmp_num2_ (int x)
233 {
234   VALUE (tmp_num2) = x;
235   return tmp_num2;
236 }
237
238 SCM
239 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
240 {
241   SCM x = alloc (1);
242   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
243   TYPE (x) = VALUE (type);
244   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
245     if (car) CAR (x) = CAR (car);
246     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
247   }
248   else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
249     if (car) CAR (x) = car;
250     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
251   }
252   else {
253     CAR (x) = car;
254     CDR(x) = cdr;
255   }
256   return x;
257 }
258
259 SCM
260 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
261 {
262   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
263   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
264   g_symbols = cons (x, g_symbols);
265   return x;
266 }
267
268 SCM
269 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
270 {
271   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (car (a)) == VALUE (car (b))) {
272     assert (TYPE (car (a)) == TCHAR);
273     assert (TYPE (car (b)) == TCHAR);
274     a = cdr (a);
275     b = cdr (b);
276   }
277   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
278 }
279
280 SCM
281 lookup_symbol_ (SCM s)
282 {
283   SCM x = g_symbols;
284   while (x) {
285     if (list_of_char_equal_p (STRING (car (x)), s) == cell_t) break;
286     x = cdr (x);
287   }
288   if (x) x = car (x);
289   if (!x) x = make_symbol_ (s);
290   return x;
291 }
292
293 SCM
294 type_ (SCM x)
295 {
296   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
297 }
298
299 SCM
300 car_ (SCM x)
301 {
302   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
303           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
304               || TYPE (CAR (x)) == TREF
305               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
306               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
307               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
308 }
309
310 SCM
311 cdr_ (SCM x)
312 {
313   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
314           || TYPE (CDR (x)) == TREF
315           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
316           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
317           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
318 }
319
320 SCM
321 arity_ (SCM x)
322 {
323   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
324   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
325 }
326
327 SCM
328 cons (SCM x, SCM y)
329 {
330   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
331   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
332 }
333
334 SCM
335 car (SCM x)
336 {
337   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
338   return CAR (x);
339 }
340
341 SCM
342 cdr (SCM x)
343 {
344   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
345   return CDR (x);
346 }
347
348 SCM
349 list (SCM x) ///((arity . n))
350 {
351   return x;
352 }
353
354 SCM
355 null_p (SCM x)
356 {
357   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
358 }
359
360 SCM
361 eq_p (SCM x, SCM y)
362 {
363   return (x == y
364           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
365                && STRING (x) == STRING (y)))
366           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
367               && VALUE (x) == VALUE (y))
368           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
369               && VALUE (x) == VALUE (y)))
370     ? cell_t : cell_f;
371 }
372
373 SCM
374 values (SCM x) ///((arity . n))
375 {
376   SCM v = cons (0, x);
377   TYPE (v) = TVALUES;
378   return v;
379 }
380
381 SCM
382 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
383 {
384   return cons (cons (key, value), alist);
385 }
386
387 SCM
388 length (SCM x)
389 {
390   int n = 0;
391   while (x != cell_nil)
392     {
393       n++;
394       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
395       x = cdr (x);
396     }
397   return MAKE_NUMBER (n);
398 }
399
400 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
401
402 SCM
403 error (SCM key, SCM x)
404 {
405   SCM throw;
406   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
407     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
408   display_error_ (key);
409   eputs (": ");
410   display_error_ (x);
411   eputs ("\n");
412   exit (1);
413 }
414
415 SCM
416 cstring_to_list (char const* s)
417 {
418   SCM p = cell_nil;
419   int i = strlen (s);
420   while (i--)
421     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
422   return p;
423 }
424
425 // \f extra lib
426 SCM
427 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
428 {
429   if (e == cell_undefined) return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
430   return e;
431 }
432
433 SCM
434 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
435 {
436   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
437   int alen = VALUE (length (args));
438   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
439     {
440       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
441       eputs (s);
442       eputs (itoa (flen));
443       eputs (", got: ");
444       eputs (itoa (alen));
445       eputs ("\n");
446       display_error_ (f);
447       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
448       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
449     }
450   return cell_unspecified;
451 }
452
453 SCM
454 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
455 {
456   char* type = 0;
457   if (f == cell_f || f == cell_t) type = "bool";
458   if (f == cell_nil) type = "nil";
459   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
460   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
461   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
462   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
463   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
464
465   if (type)
466     {
467       char *s = "cannot apply: ";
468       eputs (s);
469       eputs (type);
470       eputs ("[");
471       display_error_ (e);
472       eputs ("]\n");
473       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
474       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
475     }
476   return cell_unspecified;
477 }
478
479 SCM
480 gc_push_frame () ///((internal))
481 {
482   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
483   g_stack = cons (frame, g_stack);
484   return g_stack;
485 }
486
487 SCM
488 append2 (SCM x, SCM y)
489 {
490   if (x == cell_nil) return y;
491   assert (TYPE (x) == TPAIR);
492   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
493 }
494
495 SCM
496 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
497 {
498   if (x == cell_nil)
499     return a;
500   if (TYPE (x) != TPAIR)
501     return cons (cons (x, y), a);
502   return cons (cons (car (x), car (y)),
503                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
504 }
505
506 SCM
507 call (SCM fn, SCM x)
508 {
509   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
510       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
511     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
512   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
513       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
514     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
515   switch (FUNCTION (fn).arity)
516     {
517 #if __MESC__
518     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
519     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
520     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
521     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), car (CDDR (x)));
522     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
523     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
524 #else
525     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
526     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (car (x));
527     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (car (x), CADR (x));
528     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (car (x), CADR (x), car (CDDR (x)));
529     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
530 #endif
531     }
532
533   return cell_unspecified;
534 }
535
536 SCM
537 assq (SCM x, SCM a)
538 {
539   //FIXME: move into fast-non eq_p-ing assq core:assq?
540   //while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) a = CDR (a);
541   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
542   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
543 }
544
545 SCM
546 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
547 {
548   x = assq (x, a);
549   if (x == cell_f) return cell_undefined;
550   return CDR (x);
551 }
552
553 SCM
554 set_car_x (SCM x, SCM e)
555 {
556   assert (TYPE (x) == TPAIR);
557   CAR (x) = e;
558   return cell_unspecified;
559 }
560
561 SCM
562 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
563 {
564   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
565   CDR (x) = e;
566   return cell_unspecified;
567 }
568
569 SCM
570 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
571 {
572   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
573   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
574   return set_cdr_x (p, e);
575 }
576
577 SCM
578 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
579 {
580   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
581   r1 = e;
582   r0 = cl;
583   return cell_unspecified;
584 }
585
586 SCM
587 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
588 {
589   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
590 }
591
592 SCM
593 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
594 {
595   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
596   SCM m = assq_ref_env (x, a);
597   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
598   return cell_f;
599 }
600
601 SCM
602 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
603 {
604   SCM x = r3;
605   r3 = c;
606   r2 = p2;
607   gc_push_frame ();
608   r1 = p1;
609   r0 = a;
610   r3 = x;
611   return cell_unspecified;
612 }
613
614 SCM
615 gc_peek_frame () ///((internal))
616 {
617   SCM frame = CAR (g_stack);
618   r1 = CAR (frame);
619   r2 = CADR (frame);
620   r3 = CAR (CDDR (frame));
621   r0 = CADR (CDDR (frame));
622   return frame;
623 }
624
625 SCM
626 gc_pop_frame () ///((internal))
627 {
628   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
629   g_stack = cdr (g_stack);
630   return frame;
631 }
632
633 SCM
634 eval_apply ()
635 {
636  eval_apply:
637   gc_check ();
638   switch (r3)
639     {
640     case cell_vm_evlis: goto evlis;
641     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
642     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
643     case cell_vm_apply: goto apply;
644     case cell_vm_apply2: goto apply2;
645     case cell_vm_eval: goto eval;
646 #if FIXED_PRIMITIVES
647     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
648     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
649     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
650     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
651 #endif
652     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
653     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
654     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
655     case cell_vm_eval2: goto eval2;
656     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
657     case cell_vm_begin: goto begin;
658     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
659     case cell_vm_begin2: goto begin2;
660     case cell_vm_if: goto vm_if;
661     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
662     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
663     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
664     case cell_vm_return: goto vm_return;
665     case cell_unspecified: return r1;
666     default:
667       assert (0);
668     }
669
670   SCM x = cell_nil;
671   SCM y = cell_nil;
672  evlis:
673   gc_check ();
674   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
675   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
676   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
677   goto eval;
678  evlis2:
679   push_cc (cdr (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
680   goto evlis;
681  evlis3:
682   r1 = cons (r2, r1);
683   goto vm_return;
684
685  apply:
686   gc_check ();
687   switch (TYPE (car (r1)))
688     {
689     case TFUNCTION: {
690       check_formals (car (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (car (r1)).arity), cdr (r1));
691       r1 = call (car (r1), cdr (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
692       goto vm_return;
693     }
694     case TCLOSURE:
695       {
696         SCM cl = CLOSURE (car (r1));
697         SCM formals = CADR (cl);
698         SCM body = CDDR (cl);
699         SCM aa = CDAR (cl);
700         aa = cdr (aa);
701         check_formals (car (r1), formals, cdr (r1));
702         SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), aa);
703         call_lambda (body, p, aa, r0);
704         goto begin;
705       }
706       case TCONTINUATION:
707         {
708           x = r1;
709           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
710           gc_pop_frame ();
711           r1 = CADR (x);
712           goto eval_apply;
713         }
714     case TSPECIAL:
715       {
716         switch (car (r1))
717           {
718           case cell_vm_apply:
719             {
720               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
721               goto apply;
722             }
723           case cell_vm_eval:
724             {
725               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
726               goto eval;
727             }
728           case cell_call_with_current_continuation:
729             {
730               r1 = cdr (r1);
731               goto call_with_current_continuation;
732             }
733           default: check_apply (cell_f, car (r1));
734           }
735       }
736     case TSYMBOL:
737       {
738         if (car (r1) == cell_symbol_call_with_values)
739           {
740             r1 = cdr (r1);
741             goto call_with_values;
742           }
743         if (car (r1) == cell_symbol_current_module)
744           {
745             r1 = r0;
746             goto vm_return;
747           }
748         break;
749       }
750     case TPAIR:
751       {
752         switch (CAAR (r1))
753           {
754           case cell_symbol_lambda:
755             {
756               SCM formals = CADR (car (r1));
757               SCM body = CDDR (car (r1));
758               SCM p = pairlis (formals, cdr (r1), r0);
759               check_formals (r1, formals, cdr (r1));
760               call_lambda (body, p, p, r0);
761               goto begin;
762             }
763           }
764       }
765     }
766   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
767   goto eval;
768  apply2:
769   check_apply (r1, car (r2));
770   r1 = cons (r1, cdr (r2));
771   goto apply;
772
773  eval:
774   gc_check ();
775   switch (TYPE (r1))
776     {
777     case TPAIR:
778       {
779         switch (car (r1))
780           {
781 #if FIXED_PRIMITIVES
782           case cell_symbol_car:
783             {
784               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
785             eval_car:
786               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = car (x); goto eval_apply;
787             }
788           case cell_symbol_cdr:
789             {
790               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
791             eval_cdr:
792               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = cdr (x); goto eval_apply;
793             }
794           case cell_symbol_cons: {
795             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
796             eval_cons:
797             x = r1;
798             gc_pop_frame ();
799             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
800             goto eval_apply;
801           }
802           case cell_symbol_null_p:
803             {
804               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
805               goto eval;
806             eval_null_p:
807               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
808             }
809 #endif // FIXED_PRIMITIVES
810           case cell_symbol_quote:
811             {
812               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
813             }
814           case cell_symbol_begin: goto begin;
815           case cell_symbol_lambda:
816             {
817               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
818               goto vm_return;
819             }
820           case cell_symbol_if: {r1=cdr (r1); goto vm_if;}
821           case cell_symbol_set_x:
822             {
823               push_cc (car (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
824               goto eval;
825             eval_set_x:
826               x = r2;
827               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
828               goto vm_return;
829             }
830           case cell_vm_macro_expand:
831             {
832               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
833               goto macro_expand;
834             }
835           default: {
836             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
837             goto macro_expand;
838             eval_macro:
839             x = r2;
840             if (r1 != r2)
841               {
842                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
843                   {
844                     set_cdr_x (r2, cdr (r1));
845                     set_car_x (r2, car (r1));
846                   }
847                 goto eval;
848               }
849             push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
850             eval_check_func:
851             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
852             eval2:
853             r1 = cons (car (r2), r1);
854             goto apply;
855           }
856           }
857       }
858     case TSYMBOL:
859       {
860         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
861         goto vm_return;
862       }
863     default: goto vm_return;
864     }
865
866   SCM macro;
867   SCM expanders;
868  macro_expand:
869   if (TYPE (r1) == TPAIR
870       && (macro = lookup_macro_ (car (r1), r0)) != cell_f)
871     {
872       r1 = cons (macro, CDR (r1));
873       goto apply;
874     }
875   else if (TYPE (r1) == TPAIR
876            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
877            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
878            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
879     {
880       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
881       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
882         {
883           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
884           goto apply;
885         }
886     }
887   goto vm_return;
888
889  begin:
890   x = cell_unspecified;
891   while (r1 != cell_nil) {
892     gc_check ();
893     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
894       {
895         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
896           r1 = append2 (CDAR (r1), cdr (r1));
897         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
898           {
899             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
900             goto apply;
901           begin_read_input_file:
902             r1 = append2 (r1, cdr (r2));
903           }
904       }
905     if (CDR (r1) == cell_nil)
906       {
907         r1 = car (r1);
908         goto eval;
909       }
910     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
911     goto eval;
912   begin2:
913     x = r1;
914     r1 = CDR (r2);
915   }
916   r1 = x;
917   goto vm_return;
918
919  vm_if:
920   push_cc (car (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
921   goto eval;
922  if_expr:
923   x = r1;
924   r1 = r2;
925   if (x != cell_f)
926     {
927       r1 = CADR (r1);
928       goto eval;
929     }
930   if (CDDR (r1) != cell_nil)
931     {
932       r1 = car (CDDR (r1));
933       goto eval;
934     }
935   r1 = cell_unspecified;
936   goto vm_return;
937
938  call_with_current_continuation:
939   gc_push_frame ();
940   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
941   gc_pop_frame ();
942   push_cc (cons (car (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
943   goto apply;
944  call_with_current_continuation2:
945   CONTINUATION (r2) = g_stack;
946   goto vm_return;
947
948  call_with_values:
949   push_cc (cons (car (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
950   goto apply;
951  call_with_values2:
952   if (TYPE (r1) == TVALUES)
953     r1 = CDR (r1);
954   r1 = cons (CADR (r2), r1);
955   goto apply;
956
957  vm_return:
958   x = r1;
959   gc_pop_frame ();
960   r1 = x;
961   goto eval_apply;
962 }
963
964 SCM
965 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
966 {
967   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
968   r3 = cell_vm_apply;
969   return eval_apply ();
970 }
971
972 SCM
973 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
974 {
975   r0 = a;
976   r1 = MAKE_CHAR (0);
977   r2 = MAKE_CHAR (0);
978   r3 = MAKE_CHAR (0);
979   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
980   return r0;
981 }
982
983 //\f Environment setup
984
985 SCM
986 make_tmps (struct scm* cells)
987 {
988   tmp = g_free++;
989   cells[tmp].type = TCHAR;
990   tmp_num = g_free++;
991   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
992   tmp_num2 = g_free++;
993   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
994   return 0;
995 }
996
997 #include "posix.c"
998 #include "math.c"
999 #include "lib.c"
1000
1001 //\f Jam Collector
1002 SCM g_symbol_max;
1003
1004 SCM
1005 gc_init_cells () ///((internal))
1006 {
1007   //return 0;
1008   //g_cells = (scm *)malloc (ARENA_SIZE);
1009   //int size = ARENA_SIZE * sizeof (struct scm);
1010   int size = ARENA_SIZE * 12;
1011 #if MES_GC
1012   size = size * 2;
1013 #endif
1014 #if __GNUC__
1015   g_arena = (char*)malloc (size);
1016 #else
1017   char *p = 0;
1018   p = malloc (size);
1019   g_arena = p;
1020 #endif
1021   g_cells = g_arena;
1022   return 0;
1023   //g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1024
1025   TYPE (0) = TVECTOR;
1026   LENGTH (0) = 1000;
1027   VECTOR (0) = 0;
1028   g_cells++;
1029   TYPE (0) = TCHAR;
1030   VALUE (0) = 'c';
1031   return 0;
1032 }
1033
1034 SCM
1035 gc_init_news () ///((internal))
1036 {
1037   eputs ("gc_init_news\n");
1038   ///g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1039   //g_news = g_cells + ARENA_SIZE * 12 + GC_SAFETY * 6;
1040   char *p = g_cells;
1041   // g_news = g_cells;
1042   int halfway = ARENA_SIZE * 12;
1043   int safety = GC_SAFETY * 12;
1044   safety = safety / 2;
1045   halfway = halfway + safety;
1046   // g_news = g_news + halfway;
1047   p = p + halfway;
1048   g_news = p;
1049   eputs ("g_cells=");
1050   eputs (itoa (g_cells));
1051   eputs (" size=");
1052   eputs (itoa (halfway));
1053   eputs (" news=");
1054   eputs (itoa (g_news));
1055   eputs (" news - cells=");
1056   char * c = g_cells;
1057   eputs (itoa (p - c));
1058   eputs ("\n");
1059
1060
1061   NTYPE (0) = TVECTOR;
1062   NLENGTH (0) = 1000;
1063   NVECTOR (0) = 0;
1064   g_news++;
1065   NTYPE (0) = TCHAR;
1066   NVALUE (0) = 'n';
1067   return 0;
1068 }
1069
1070 SCM
1071 mes_symbols () ///((internal))
1072 {
1073   gc_init_cells ();
1074 #if MES_GC
1075   gc_init_news ();
1076 #endif
1077
1078 #include "mini-mes.symbols.i"
1079
1080   g_symbol_max = g_free;
1081   make_tmps (g_cells);
1082
1083   g_symbols = 0;
1084   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1085     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1086
1087   SCM a = cell_nil;
1088
1089 #include "mini-mes.symbol-names.i"
1090
1091   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1092   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1093
1094   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1095   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1096   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1097   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1098   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1099   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1100
1101 #if __GNUC__
1102   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1103   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1104 #else
1105   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1106   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1107 #endif
1108
1109   a = acons (cell_closure, a, a);
1110
1111   return a;
1112 }
1113
1114 SCM
1115 mes_environment () ///((internal))
1116 {
1117   SCM a = mes_symbols ();
1118   return mes_g_stack (a);
1119 }
1120
1121 SCM
1122 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1123 {
1124 #include "mini-mes.i"
1125
1126 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1127 #include "mini-posix.i"
1128 #include "mini-math.i"
1129 #include "mini-lib.i"
1130 #include "mini-vector.i"
1131 #include "mini-gc.i"
1132 // #include "mini-reader.i"
1133
1134 #include "mini-gc.environment.i"
1135 #include "mini-lib.environment.i"
1136 #include "mini-math.environment.i"
1137 #include "mini-mes.environment.i"
1138 #include "mini-posix.environment.i"
1139 // #include "mini-reader.environment.i"
1140 #include "mini-vector.environment.i"
1141
1142   return a;
1143 }
1144
1145 SCM
1146 bload_env (SCM a) ///((internal))
1147 {
1148   char *mo = "module/mes/read-0-32.mo";
1149   g_stdin = open (mo, 0);
1150   if (g_stdin < 0) {eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");return 1;} 
1151   assert (getchar () == 'M');
1152   assert (getchar () == 'E');
1153   assert (getchar () == 'S');
1154   eputs ("*GOT MES*\n");
1155   g_stack = getchar () << 8;
1156   g_stack += getchar ();
1157
1158   char *p = (char*)g_cells;
1159   int c = getchar ();
1160   while (c != EOF)
1161     {
1162       *p++ = c;
1163       c = getchar ();
1164     }
1165   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1166   gc_peek_frame ();
1167   g_symbols = r1;
1168   g_stdin = STDIN;
1169   r0 = mes_builtins (r0);
1170
1171 #if __GNUC__
1172   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1173   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1174 #else
1175   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1176   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1177 #endif
1178
1179   if (g_debug)
1180     {
1181       eputs ("symbols: ");
1182       SCM s = g_symbols;
1183       while (s && s != cell_nil) {
1184         display_error_ (CAR (s));
1185         eputs (" ");
1186         s = CDR (s);
1187       }
1188       eputs ("\n");
1189       eputs ("functions: ");
1190       eputs (itoa (g_function));
1191       eputs ("\n");
1192       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1193         {
1194           eputs ("[");
1195           eputs (itoa (i));
1196           eputs ("]: ");
1197           eputs (g_functions[i].name);
1198           eputs ("\n");
1199         }
1200       //display_error_ (r0);
1201       //puts ("\n");
1202     }
1203   return r2;
1204 }
1205
1206 #include "vector.c"
1207 #include "gc.c"
1208
1209 int
1210 main (int argc, char *argv[])
1211 {
1212   eputs ("Hello mini-mes!\n");
1213 #if _POSIX_SOURCE
1214   g_debug = getenv ("MES_DEBUG");
1215   if (g_debug) {eputs ("MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1216   if (getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (getenv ("MES_ARENA"));
1217 #endif
1218   g_debug = 1;
1219   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE");
1220   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);return 0;};
1221   g_stdin = STDIN;
1222   r0 = mes_environment ();
1223
1224 #if __MESC__
1225   SCM program = bload_env (r0);
1226 #else
1227   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1228     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1229   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1230 #endif
1231
1232   SCM lst = cell_nil;
1233   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1234   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1235   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1236   if (g_debug)
1237     {
1238       eputs ("program: ");
1239       display_error_ (r1);
1240       eputs ("\n");
1241     }
1242   r3 = cell_vm_begin;
1243   r1 = eval_apply ();
1244   display_error_ (r1);
1245   eputs ("\n");
1246   gc (g_stack);
1247   if (g_debug)
1248     {
1249       eputs ("\nstats: [");
1250       eputs (itoa (g_free));
1251       eputs ("]\n");
1252     }
1253   return 0;
1254 }
1255
1256 #if __GNUC__
1257 #include "mstart.c"
1258 #endif