9b99a265e2383a370044bd4610eae39a27092bf4
[mes.git] / scaffold / mini-mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017,2018 Jan (janneke) 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 POSIX
22 #error "POSIX not supported"
23 #endif
24
25 #include <stdio.h>
26 #include <assert.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include <mlibc.h>
30
31 int ARENA_SIZE = 100000;
32 int MAX_ARENA_SIZE = 40000000;
33 int GC_SAFETY = 10000;
34
35 char *g_arena = 0;
36 typedef int SCM;
37
38 int g_debug = 0;
39 int g_free = 0;
40
41 SCM g_continuations = 0;
42 SCM g_symbols = 0;
43 SCM g_stack = 0;
44 // a/env
45 SCM r0 = 0;
46 // param 1
47 SCM r1 = 0;
48 // save 2+load/dump
49 SCM r2 = 0;
50 // continuation
51 SCM r3 = 0;
52
53 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVARIABLE, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
54
55 struct scm {
56   enum type_t type;
57   SCM car;
58   SCM cdr;
59 };
60 struct function {
61   int (*function) (void);
62   int arity;
63   char *name;
64 };
65
66 #if __MESC__
67 //FIXME
68 char *foobar = 0;
69 struct scm *g_cells = foobar;
70 struct scm *g_news = foobar;
71 #else
72 struct scm *g_cells = 0;
73 struct scm *g_news = 0;
74 #endif
75
76 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
77 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
78 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
79 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
80 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
81 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
82 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
83 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
84 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
85 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
86
87 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
88 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
89 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
90 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
91 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
92 struct scm scm_symbol_define = {TSYMBOL, "define",0};
93 struct scm scm_symbol_define_macro = {TSYMBOL, "define-macro",0};
94
95 struct scm scm_symbol_quasiquote = {TSYMBOL, "quasiquote", 0};
96 struct scm scm_symbol_unquote = {TSYMBOL, "unquote", 0};
97 struct scm scm_symbol_unquote_splicing = {TSYMBOL, "unquote-splicing", 0};
98 struct scm scm_symbol_syntax = {TSYMBOL, "syntax",0};
99 struct scm scm_symbol_quasisyntax = {TSYMBOL, "quasisyntax", 0};
100 struct scm scm_symbol_unsyntax = {TSYMBOL, "unsyntax", 0};
101 struct scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {TSYMBOL, "unsyntax-splicing", 0};
102
103 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
104
105 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
106 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
107 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
108
109 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
110 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
111 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
112 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
113 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
114 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
115 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
116 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
117
118 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
119 struct scm scm_symbol_not_a_number = {TSYMBOL, "not-a-number",0};
120 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
121 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
122 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
123 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
124 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
125
126 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
127 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
128 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
129
130 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
131 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
132 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
133 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
134 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
135
136 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
137 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
138 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
139 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
140 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
141 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
142 struct scm scm_vm_eval_define = {TSPECIAL, "*vm-eval-define*",0};
143
144 //MES_FIXED_PRIMITIVES
145 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
146 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
147 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
148 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
149
150 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
151 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-eval*",0};
152 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_expand = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-expand*",0};
153 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
154 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
155 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
156 struct scm scm_vm_macro_expand_define = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define*",0};
157 struct scm scm_vm_macro_expand_define_macro = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define-macro*",0};
158 struct scm scm_vm_macro_expand_lambda = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-lambda*",0};
159 struct scm scm_vm_macro_expand_set_x = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-set!*",0};
160 struct scm scm_vm_begin_expand_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-expand-primitive-load*",0};
161 struct scm scm_vm_begin_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-primitive-load*",0};
162 struct scm scm_vm_macro_expand_car = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-car*",0};
163 struct scm scm_vm_macro_expand_cdr = {TSPECIAL, "*vm:macro-expand-cdr*",0};
164 struct scm scm_vm_begin_expand = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand*",0};
165 struct scm scm_vm_begin_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-eval*",0};
166 struct scm scm_vm_begin_expand_macro = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-macro*",0};
167 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
168 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
169 struct scm scm_vm_begin_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-eval*",0};
170 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
171 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
172 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
173 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
174 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
175
176 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
177 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
178
179 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
180
181 #include "mes.mes.symbols.h"
182
183 SCM tmp;
184 SCM tmp_num;
185 SCM tmp_num2;
186
187 struct function g_functions[200];
188 int g_function = 0;
189
190 #include "gc.mes.h"
191 #include "lib.mes.h"
192 #include "math.mes.h"
193 #include "mes.mes.h"
194 #include "posix.mes.h"
195 // #include "reader.mes.h"
196 #include "vector.mes.h"
197
198 #define TYPE(x) g_cells[x].type
199 #define CAR(x) g_cells[x].car
200 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
201
202 #define NTYPE(x) g_news[x].type
203 #define NCAR(x) g_news[x].car
204 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
205
206 #define LENGTH(x) g_cells[x].car
207 #define REF(x) g_cells[x].car
208 #define STRING(x) g_cells[x].car
209 #define VARIABLE(x) g_cells[x].car
210
211 #define CLOSURE(x) g_cells[x].cdr
212 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
213
214 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].cdr]
215 #define MACRO(x) g_cells[x].cdr
216 #define VALUE(x) g_cells[x].cdr
217 #define VECTOR(x) g_cells[x].cdr
218
219 #define NLENGTH(x) g_news[x].car
220
221 #define NVALUE(x) g_news[x].cdr
222 #define NVECTOR(x) g_news[x].cdr
223
224 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
225 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
226 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
227 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
228 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
229
230 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
231 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
232 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
233 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
234 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
235 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
236 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
237
238 SCM
239 alloc (int n)
240 {
241   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
242   SCM x = g_free;
243   g_free += n;
244   return x;
245 }
246
247 SCM
248 tmp_num_ (int x)
249 {
250   VALUE (tmp_num) = x;
251   return tmp_num;
252 }
253
254 SCM
255 tmp_num2_ (int x)
256 {
257   VALUE (tmp_num2) = x;
258   return tmp_num2;
259 }
260
261 SCM
262 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
263 {
264   SCM x = alloc (1);
265   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
266   TYPE (x) = VALUE (type);
267   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
268     if (car) CAR (x) = CAR (car);
269     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
270   }
271   else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
272     if (car) CAR (x) = car;
273     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
274   }
275   else {
276     CAR (x) = car;
277     CDR(x) = cdr;
278   }
279   return x;
280 }
281
282 SCM
283 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
284 {
285   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
286   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
287   g_symbols = cons (x, g_symbols);
288   return x;
289 }
290
291 SCM
292 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
293 {
294   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b))) {
295     assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
296     assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
297     a = CDR (a);
298     b = CDR (b);
299   }
300   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
301 }
302
303 SCM
304 lookup_symbol_ (SCM s)
305 {
306   SCM x = g_symbols;
307   while (x) {
308     if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t) break;
309     x = CDR (x);
310   }
311   if (x) x = CAR (x);
312   if (!x) x = make_symbol_ (s);
313   return x;
314 }
315
316 SCM
317 type_ (SCM x)
318 {
319   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
320 }
321
322 SCM
323 car_ (SCM x)
324 {
325   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
326           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
327               || TYPE (CAR (x)) == TREF
328               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
329               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
330               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
331 }
332
333 SCM
334 cdr_ (SCM x)
335 {
336   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
337           || TYPE (CDR (x)) == TREF
338           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
339           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
340           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
341 }
342
343 SCM
344 arity_ (SCM x)
345 {
346   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
347   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
348 }
349
350 SCM
351 cons (SCM x, SCM y)
352 {
353   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
354   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
355 }
356
357 SCM
358 car (SCM x)
359 {
360   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
361   return CAR (x);
362 }
363
364 SCM
365 cdr (SCM x)
366 {
367   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
368   return CDR (x);
369 }
370
371 SCM
372 list (SCM x) ///((arity . n))
373 {
374   return x;
375 }
376
377 SCM
378 null_p (SCM x)
379 {
380   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
381 }
382
383 SCM
384 eq_p (SCM x, SCM y)
385 {
386   return (x == y
387           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
388                && STRING (x) == STRING (y)))
389           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
390               && VALUE (x) == VALUE (y))
391           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
392               && VALUE (x) == VALUE (y)))
393     ? cell_t : cell_f;
394 }
395
396 SCM
397 values (SCM x) ///((arity . n))
398 {
399   SCM v = cons (0, x);
400   TYPE (v) = TVALUES;
401   return v;
402 }
403
404 SCM
405 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
406 {
407   return cons (cons (key, value), alist);
408 }
409
410 SCM
411 length (SCM x)
412 {
413   int n = 0;
414   while (x != cell_nil)
415     {
416       n++;
417       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
418       x = CDR (x);
419     }
420   return MAKE_NUMBER (n);
421 }
422
423 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
424
425 SCM
426 error (SCM key, SCM x)
427 {
428   SCM throw;
429   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
430     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
431   display_error_ (key);
432   eputs (": ");
433   display_error_ (x);
434   eputs ("\n");
435   exit (1);
436 }
437
438 SCM
439 cstring_to_list (char const* s)
440 {
441   SCM p = cell_nil;
442   int i = strlen (s);
443   while (i--)
444     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
445   return p;
446 }
447
448 // \f extra lib
449 SCM
450 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
451 {
452   if (e == cell_undefined) return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
453   return e;
454 }
455
456 SCM
457 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
458 {
459   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
460   int alen = VALUE (length (args));
461   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
462     {
463       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
464       eputs (s);
465       eputs (itoa (flen));
466       eputs (", got: ");
467       eputs (itoa (alen));
468       eputs ("\n");
469       display_error_ (f);
470       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
471       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
472     }
473   return cell_unspecified;
474 }
475
476 SCM
477 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
478 {
479   char* type = 0;
480   if (f == cell_f || f == cell_t) type = "bool";
481   if (f == cell_nil) type = "nil";
482   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
483   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
484   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
485   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
486   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
487
488   if (type)
489     {
490       char *s = "cannot apply: ";
491       eputs (s);
492       eputs (type);
493       eputs ("[");
494       display_error_ (e);
495       eputs ("]\n");
496       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
497       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
498     }
499   return cell_unspecified;
500 }
501
502 SCM
503 gc_push_frame () ///((internal))
504 {
505   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
506   g_stack = cons (frame, g_stack);
507   return g_stack;
508 }
509
510 SCM
511 append2 (SCM x, SCM y)
512 {
513   if (x == cell_nil) return y;
514   assert (TYPE (x) == TPAIR);
515   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
516 }
517
518 SCM
519 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
520 {
521   if (x == cell_nil)
522     return a;
523   if (TYPE (x) != TPAIR)
524     return cons (cons (x, y), a);
525   return cons (cons (car (x), car (y)),
526                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
527 }
528
529 SCM
530 call (SCM fn, SCM x)
531 {
532   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
533       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
534     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
535   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
536       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
537     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
538   switch (FUNCTION (fn).arity)
539     {
540 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
541     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
542     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
543     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
544     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
545     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
546     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
547 #else
548     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
549     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
550     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
551     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
552     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
553 #endif
554     }
555
556   return cell_unspecified;
557 }
558
559 SCM
560 assq (SCM x, SCM a)
561 {
562   //FIXME: move into fast-non eq_p-ing assq core:assq?
563   //while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) a = CDR (a);
564   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
565   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
566 }
567
568 SCM
569 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
570 {
571   x = assq (x, a);
572   if (x == cell_f) return cell_undefined;
573   return CDR (x);
574 }
575
576 SCM
577 set_car_x (SCM x, SCM e)
578 {
579   assert (TYPE (x) == TPAIR);
580   CAR (x) = e;
581   return cell_unspecified;
582 }
583
584 SCM
585 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
586 {
587   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
588   CDR (x) = e;
589   return cell_unspecified;
590 }
591
592 SCM
593 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
594 {
595   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
596   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
597   return set_cdr_x (p, e);
598 }
599
600 SCM
601 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
602 {
603   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
604   r1 = e;
605   r0 = cl;
606   return cell_unspecified;
607 }
608
609 SCM
610 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
611 {
612   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
613 }
614
615 SCM
616 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
617 {
618   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
619   SCM m = assq_ref_env (x, a);
620   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
621   return cell_f;
622 }
623
624 SCM
625 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
626 {
627   SCM x = r3;
628   r3 = c;
629   r2 = p2;
630   gc_push_frame ();
631   r1 = p1;
632   r0 = a;
633   r3 = x;
634   return cell_unspecified;
635 }
636
637 SCM
638 gc_peek_frame () ///((internal))
639 {
640   SCM frame = CAR (g_stack);
641   r1 = CAR (frame);
642   r2 = CADR (frame);
643   r3 = CAR (CDDR (frame));
644   r0 = CADR (CDDR (frame));
645   return frame;
646 }
647
648 SCM
649 gc_pop_frame () ///((internal))
650 {
651   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
652   g_stack = CDR (g_stack);
653   return frame;
654 }
655
656 SCM
657 eval_apply ()
658 {
659 #if 0
660  eval_apply:
661   gc_check ();
662   switch (r3)
663     {
664     case cell_vm_evlis: goto evlis;
665     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
666     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
667     case cell_vm_apply: goto apply;
668     case cell_vm_apply2: goto apply2;
669     case cell_vm_eval: goto eval;
670 #if MES_FIXED_PRIMITIVES
671     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
672     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
673     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
674     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
675 #endif
676     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
677     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
678     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
679     case cell_vm_eval2: goto eval2;
680     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
681     case cell_vm_begin: goto begin;
682     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
683     case cell_vm_begin2: goto begin2;
684     case cell_vm_if: goto vm_if;
685     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
686     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
687     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
688     case cell_vm_return: goto vm_return;
689     case cell_unspecified: return r1;
690     default:
691       assert (0);
692     }
693
694   SCM x = cell_nil;
695  evlis:
696   gc_check ();
697   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
698   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
699   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
700   goto eval;
701  evlis2:
702   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
703   goto evlis;
704  evlis3:
705   r1 = cons (r2, r1);
706   goto vm_return;
707
708  apply:
709   gc_check ();
710   switch (TYPE (CAR (r1)))
711     {
712     case TFUNCTION: {
713       check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
714       r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
715       goto vm_return;
716     }
717     case TCLOSURE:
718       {
719         SCM cl = CLOSURE (CAR (r1));
720         SCM formals = CADR (cl);
721         SCM body = CDDR (cl);
722         SCM aa = CDAR (cl);
723         aa = CDR (aa);
724         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
725         SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), aa);
726         call_lambda (body, p, aa, r0);
727         goto begin;
728       }
729       case TCONTINUATION:
730         {
731           x = r1;
732           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
733           gc_pop_frame ();
734           r1 = CADR (x);
735           goto eval_apply;
736         }
737     case TSPECIAL:
738       {
739         switch (CAR (r1))
740           {
741           case cell_vm_apply:
742             {
743               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
744               goto apply;
745             }
746           case cell_vm_eval:
747             {
748               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
749               goto eval;
750             }
751           case cell_call_with_current_continuation:
752             {
753               r1 = CDR (r1);
754               goto call_with_current_continuation;
755             }
756           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
757           }
758       }
759     case TSYMBOL:
760       {
761         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
762           {
763             r1 = CDR (r1);
764             goto call_with_values;
765           }
766         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
767           {
768             r1 = r0;
769             goto vm_return;
770           }
771         break;
772       }
773     case TPAIR:
774       {
775         switch (CAAR (r1))
776           {
777           case cell_symbol_lambda:
778             {
779               SCM formals = CADR (CAR (r1));
780               SCM body = CDDR (CAR (r1));
781               SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
782               check_formals (r1, formals, CDR (r1));
783               call_lambda (body, p, p, r0);
784               goto begin;
785             }
786           }
787       }
788     }
789   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
790   goto eval;
791  apply2:
792   check_apply (r1, CAR (r2));
793   r1 = cons (r1, CDR (r2));
794   goto apply;
795
796  eval:
797   gc_check ();
798   switch (TYPE (r1))
799     {
800     case TPAIR:
801       {
802         switch (CAR (r1))
803           {
804 #if MES_FIXED_PRIMITIVES
805           case cell_symbol_car:
806             {
807               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
808             eval_car:
809               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CAR (x); goto eval_apply;
810             }
811           case cell_symbol_cdr:
812             {
813               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
814             eval_cdr:
815               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CDR (x); goto eval_apply;
816             }
817           case cell_symbol_cons: {
818             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
819             eval_cons:
820             x = r1;
821             gc_pop_frame ();
822             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
823             goto eval_apply;
824           }
825           case cell_symbol_null_p:
826             {
827               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
828               goto eval;
829             eval_null_p:
830               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
831             }
832 #endif // MES_FIXED_PRIMITIVES
833           case cell_symbol_quote:
834             {
835               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
836             }
837           case cell_symbol_begin: goto begin;
838           case cell_symbol_lambda:
839             {
840               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
841               goto vm_return;
842             }
843           case cell_symbol_if: {r1=CDR (r1); goto vm_if;}
844           case cell_symbol_set_x:
845             {
846               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
847               goto eval;
848             eval_set_x:
849               x = r2;
850               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
851               goto vm_return;
852             }
853           case cell_vm_macro_expand:
854             {
855               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
856               goto macro_expand;
857             }
858           default: {
859             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
860             goto macro_expand;
861             eval_macro:
862             if (r1 != r2)
863               {
864                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
865                   {
866                     set_cdr_x (r2, CDR (r1));
867                     set_car_x (r2, CAR (r1));
868                   }
869                 goto eval;
870               }
871             push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
872             eval_check_func:
873             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
874             eval2:
875             r1 = cons (CAR (r2), r1);
876             goto apply;
877           }
878           }
879       }
880     case TSYMBOL:
881       {
882         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
883         goto vm_return;
884       }
885     default: goto vm_return;
886     }
887
888   SCM macro;
889   SCM expanders;
890  macro_expand:
891   if (TYPE (r1) == TPAIR
892       && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), r0)) != cell_f)
893     {
894       r1 = cons (macro, CDR (r1));
895       goto apply;
896     }
897   else if (TYPE (r1) == TPAIR
898            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
899            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
900            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
901     {
902       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
903       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
904         {
905           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
906           goto apply;
907         }
908     }
909   goto vm_return;
910
911  begin:
912   x = cell_unspecified;
913   while (r1 != cell_nil) {
914     gc_check ();
915     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
916       {
917         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
918           r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
919         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
920           {
921             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
922             goto apply;
923           begin_read_input_file:
924             r1 = append2 (r1, CDR (r2));
925           }
926       }
927     if (CDR (r1) == cell_nil)
928       {
929         r1 = CAR (r1);
930         goto eval;
931       }
932     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
933     goto eval;
934   begin2:
935     x = r1;
936     r1 = CDR (r2);
937   }
938   r1 = x;
939   goto vm_return;
940
941  vm_if:
942   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
943   goto eval;
944  if_expr:
945   x = r1;
946   r1 = r2;
947   if (x != cell_f)
948     {
949       r1 = CADR (r1);
950       goto eval;
951     }
952   if (CDDR (r1) != cell_nil)
953     {
954       r1 = CAR (CDDR (r1));
955       goto eval;
956     }
957   r1 = cell_unspecified;
958   goto vm_return;
959
960  call_with_current_continuation:
961   gc_push_frame ();
962   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
963   gc_pop_frame ();
964   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
965   goto apply;
966  call_with_current_continuation2:
967   CONTINUATION (r2) = g_stack;
968   goto vm_return;
969
970  call_with_values:
971   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
972   goto apply;
973  call_with_values2:
974   if (TYPE (r1) == TVALUES)
975     r1 = CDR (r1);
976   r1 = cons (CADR (r2), r1);
977   goto apply;
978
979  vm_return:
980   x = r1;
981   gc_pop_frame ();
982   r1 = x;
983   goto eval_apply;
984 #endif
985 }
986
987 SCM
988 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
989 {
990   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
991   r3 = cell_vm_apply;
992   return eval_apply ();
993 }
994
995 SCM
996 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
997 {
998   r0 = a;
999   r1 = MAKE_CHAR (0);
1000   r2 = MAKE_CHAR (0);
1001   r3 = MAKE_CHAR (0);
1002   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1003   return r0;
1004 }
1005
1006 //\f Environment setup
1007
1008 SCM
1009 make_tmps (struct scm* cells)
1010 {
1011   tmp = g_free++;
1012   cells[tmp].type = TCHAR;
1013   tmp_num = g_free++;
1014   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
1015   tmp_num2 = g_free++;
1016   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
1017   return 0;
1018 }
1019
1020 #include "posix.c"
1021 #include "math.c"
1022 #include "lib.c"
1023
1024 //\f Jam Collector
1025 SCM g_symbol_max;
1026
1027 SCM
1028 gc_init_cells () ///((internal))
1029 {
1030   int size = ARENA_SIZE * 12;
1031   size = size * 2;
1032 #if __GNUC__
1033   g_arena = (char*)malloc (size);
1034 #else
1035   char *p = 0;
1036   p = malloc (size);
1037   g_arena = p;
1038 #endif
1039   g_cells = g_arena;
1040   return 0;
1041   //g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1042
1043   TYPE (0) = TVECTOR;
1044   LENGTH (0) = 1000;
1045   VECTOR (0) = 0;
1046   g_cells++;
1047   TYPE (0) = TCHAR;
1048   VALUE (0) = 'c';
1049   return 0;
1050 }
1051
1052 SCM
1053 gc_init_news () ///((internal))
1054 {
1055   eputs ("gc_init_news\n");
1056   ///g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1057   //g_news = g_cells + ARENA_SIZE * 12 + GC_SAFETY * 6;
1058   char *p = g_cells;
1059   // g_news = g_cells;
1060   int halfway = ARENA_SIZE * 12;
1061   int safety = GC_SAFETY * 12;
1062   safety = safety / 2;
1063   halfway = halfway + safety;
1064   // g_news = g_news + halfway;
1065   p = p + halfway;
1066   g_news = p;
1067   eputs ("g_cells=");
1068   eputs (itoa (g_cells));
1069   eputs (" size=");
1070   eputs (itoa (halfway));
1071   eputs (" news=");
1072   eputs (itoa (g_news));
1073   eputs (" news - cells=");
1074   char * c = g_cells;
1075   eputs (itoa (p - c));
1076   eputs ("\n");
1077
1078
1079   NTYPE (0) = TVECTOR;
1080   NLENGTH (0) = 1000;
1081   NVECTOR (0) = 0;
1082   g_news++;
1083   NTYPE (0) = TCHAR;
1084   NVALUE (0) = 'n';
1085   return 0;
1086 }
1087
1088 SCM
1089 mes_symbols () ///((internal))
1090 {
1091   gc_init_cells ();
1092   gc_init_news ();
1093
1094 #include "mes.mes.symbols.i"
1095
1096   g_symbol_max = g_free;
1097   make_tmps (g_cells);
1098
1099   g_symbols = 0;
1100   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1101     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1102
1103   SCM a = cell_nil;
1104
1105 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1106
1107   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1108   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1109
1110   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1111   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1112   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1113   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1114   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1115   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1116
1117 #if __GNUC__
1118   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1119   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1120 #else
1121   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1122   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1123 #endif
1124
1125   a = acons (cell_closure, a, a);
1126
1127   return a;
1128 }
1129
1130 SCM
1131 mes_environment () ///((internal))
1132 {
1133   SCM a = mes_symbols ();
1134   return mes_g_stack (a);
1135 }
1136
1137 SCM
1138 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1139 {
1140 #include "mes.mes.i"
1141
1142 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1143 #include "posix.mes.i"
1144 #include "math.mes.i"
1145 #include "lib.mes.i"
1146 #include "vector.mes.i"
1147 #include "gc.mes.i"
1148 // #include "reader.mes.i"
1149
1150 #include "gc.mes.environment.i"
1151 #include "lib.mes.environment.i"
1152 #include "math.mes.environment.i"
1153 #include "mes.mes.environment.i"
1154 #include "posix.mes.environment.i"
1155 // #include "reader.mes.environment.i"
1156 #include "vector.mes.environment.i"
1157
1158   return a;
1159 }
1160
1161 SCM
1162 bload_env (SCM a) ///((internal))
1163 {
1164   char *mo = "module/mes/read-0-32.mo";
1165   g_stdin = open (mo, 0);
1166   if (g_stdin < 0) {eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");return 1;} 
1167   assert (getchar () == 'M');
1168   assert (getchar () == 'E');
1169   assert (getchar () == 'S');
1170   eputs ("*GOT MES*\n");
1171   g_stack = getchar () << 8;
1172   g_stack += getchar ();
1173
1174   char *p = (char*)g_cells;
1175   int c = getchar ();
1176   while (c != EOF)
1177     {
1178       *p++ = c;
1179       c = getchar ();
1180     }
1181   g_free = (p-(char*)g_cells) /
1182   gc_peek_frame ();
1183   g_symbols = r1;
1184   g_stdin = STDIN;
1185   r0 = mes_builtins (r0);
1186
1187 #if __GNUC__
1188   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1189   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1190 #else
1191   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1192   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1193 #endif
1194
1195   if (g_debug)
1196     {
1197       eputs ("symbols: ");
1198       SCM s = g_symbols;
1199       while (s && s != cell_nil) {
1200         display_error_ (CAR (s));
1201         eputs (" ");
1202         s = CDR (s);
1203       }
1204       eputs ("\n");
1205       eputs ("functions: ");
1206       eputs (itoa (g_function));
1207       eputs ("\n");
1208       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1209         {
1210           eputs ("[");
1211           eputs (itoa (i));
1212           eputs ("]: ");
1213           eputs (g_functions[i].name);
1214           eputs ("\n");
1215         }
1216       //display_error_ (r0);
1217       //puts ("\n");
1218     }
1219   return r2;
1220 }
1221
1222 #include "vector.c"
1223 #include "gc.c"
1224
1225 int
1226 main (int argc, char *argv[])
1227 {
1228   char *p;
1229   if (p = getenv ("MES_DEBUG")) g_debug = atoi (p);
1230   if (g_debug) {eputs (";;; MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1231   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA")) MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1232   if (p = getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (p);
1233   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1234   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");return 0;};
1235   g_stdout = STDOUT;
1236   r0 = mes_environment ();
1237
1238   SCM program = bload_env (r0);
1239   SCM lst = cell_nil;
1240   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1241   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1242   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1243   if (g_debug)
1244     {
1245       eputs ("program: ");
1246       display_error_ (r1);
1247       eputs ("\n");
1248     }
1249   r3 = cell_vm_begin;
1250   r1 = eval_apply ();
1251   display_error_ (r1);
1252   eputs ("\n");
1253   gc (g_stack);
1254   if (g_debug)
1255     {
1256       eputs ("\nstats: [");
1257       eputs (itoa (g_free));
1258       eputs ("]\n");
1259     }
1260   return 0;
1261 }