mescc: Support regular C99 compile, headers + mlibc.
[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 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, 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_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
93
94 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
95 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
96 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
97
98 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
99 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
100 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
101 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
102 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
103 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
104 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
105 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
106
107 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
108 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
109 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
110 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
111 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
112 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
113
114 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
115 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
116 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
117
118 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
119 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
120 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
121 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
122 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
123
124 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
125 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
126 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
127 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
128 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
129 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
130
131 //FIXED_PRIMITIVES
132 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
133 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
134 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
135 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
136
137 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
138 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
139 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
140 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
141 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
142 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
143 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
144 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
145 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
146 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
147 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
148 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
149 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
150
151 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
152 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
153
154 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
155
156 #include "mes.mes.symbols.h"
157
158 SCM tmp;
159 SCM tmp_num;
160 SCM tmp_num2;
161
162 struct function g_functions[200];
163 int g_function = 0;
164
165 #include "gc.mes.h"
166 #include "lib.mes.h"
167 #include "math.mes.h"
168 #include "mes.mes.h"
169 #include "posix.mes.h"
170 // #include "reader.mes.h"
171 #include "vector.mes.h"
172
173 #define TYPE(x) g_cells[x].type
174 #define CAR(x) g_cells[x].car
175 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
176
177 #define NTYPE(x) g_news[x].type
178 #define NCAR(x) g_news[x].car
179 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
180
181 #define LENGTH(x) g_cells[x].car
182 #define REF(x) g_cells[x].car
183 #define STRING(x) g_cells[x].car
184
185 #define CLOSURE(x) g_cells[x].cdr
186 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
187
188 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].cdr]
189 #define MACRO(x) g_cells[x].cdr
190 #define VALUE(x) g_cells[x].cdr
191 #define VECTOR(x) g_cells[x].cdr
192
193 #define NLENGTH(x) g_news[x].car
194
195 #define NVALUE(x) g_news[x].cdr
196 #define NVECTOR(x) g_news[x].cdr
197
198 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
199 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
200 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
201 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
202 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
203
204 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
205 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
206 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
207 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
208 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
209 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
210 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
211
212 SCM
213 alloc (int n)
214 {
215   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
216   SCM x = g_free;
217   g_free += n;
218   return x;
219 }
220
221 SCM
222 tmp_num_ (int x)
223 {
224   VALUE (tmp_num) = x;
225   return tmp_num;
226 }
227
228 SCM
229 tmp_num2_ (int x)
230 {
231   VALUE (tmp_num2) = x;
232   return tmp_num2;
233 }
234
235 SCM
236 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
237 {
238   SCM x = alloc (1);
239   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
240   TYPE (x) = VALUE (type);
241   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
242     if (car) CAR (x) = CAR (car);
243     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
244   }
245   else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
246     if (car) CAR (x) = car;
247     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
248   }
249   else {
250     CAR (x) = car;
251     CDR(x) = cdr;
252   }
253   return x;
254 }
255
256 SCM
257 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
258 {
259   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
260   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
261   g_symbols = cons (x, g_symbols);
262   return x;
263 }
264
265 SCM
266 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
267 {
268   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b))) {
269     assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
270     assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
271     a = CDR (a);
272     b = CDR (b);
273   }
274   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
275 }
276
277 SCM
278 lookup_symbol_ (SCM s)
279 {
280   SCM x = g_symbols;
281   while (x) {
282     if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t) break;
283     x = CDR (x);
284   }
285   if (x) x = CAR (x);
286   if (!x) x = make_symbol_ (s);
287   return x;
288 }
289
290 SCM
291 type_ (SCM x)
292 {
293   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
294 }
295
296 SCM
297 car_ (SCM x)
298 {
299   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
300           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
301               || TYPE (CAR (x)) == TREF
302               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
303               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
304               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
305 }
306
307 SCM
308 cdr_ (SCM x)
309 {
310   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
311           || TYPE (CDR (x)) == TREF
312           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
313           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
314           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
315 }
316
317 SCM
318 arity_ (SCM x)
319 {
320   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
321   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
322 }
323
324 SCM
325 cons (SCM x, SCM y)
326 {
327   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
328   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
329 }
330
331 SCM
332 car (SCM x)
333 {
334   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
335   return CAR (x);
336 }
337
338 SCM
339 cdr (SCM x)
340 {
341   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
342   return CDR (x);
343 }
344
345 SCM
346 list (SCM x) ///((arity . n))
347 {
348   return x;
349 }
350
351 SCM
352 null_p (SCM x)
353 {
354   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
355 }
356
357 SCM
358 eq_p (SCM x, SCM y)
359 {
360   return (x == y
361           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
362                && STRING (x) == STRING (y)))
363           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
364               && VALUE (x) == VALUE (y))
365           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
366               && VALUE (x) == VALUE (y)))
367     ? cell_t : cell_f;
368 }
369
370 SCM
371 values (SCM x) ///((arity . n))
372 {
373   SCM v = cons (0, x);
374   TYPE (v) = TVALUES;
375   return v;
376 }
377
378 SCM
379 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
380 {
381   return cons (cons (key, value), alist);
382 }
383
384 SCM
385 length (SCM x)
386 {
387   int n = 0;
388   while (x != cell_nil)
389     {
390       n++;
391       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
392       x = CDR (x);
393     }
394   return MAKE_NUMBER (n);
395 }
396
397 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
398
399 SCM
400 error (SCM key, SCM x)
401 {
402   SCM throw;
403   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
404     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
405   display_error_ (key);
406   eputs (": ");
407   display_error_ (x);
408   eputs ("\n");
409   exit (1);
410 }
411
412 SCM
413 cstring_to_list (char const* s)
414 {
415   SCM p = cell_nil;
416   int i = strlen (s);
417   while (i--)
418     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
419   return p;
420 }
421
422 // \f extra lib
423 SCM
424 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
425 {
426   if (e == cell_undefined) return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
427   return e;
428 }
429
430 SCM
431 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
432 {
433   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
434   int alen = VALUE (length (args));
435   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
436     {
437       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
438       eputs (s);
439       eputs (itoa (flen));
440       eputs (", got: ");
441       eputs (itoa (alen));
442       eputs ("\n");
443       display_error_ (f);
444       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
445       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
446     }
447   return cell_unspecified;
448 }
449
450 SCM
451 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
452 {
453   char* type = 0;
454   if (f == cell_f || f == cell_t) type = "bool";
455   if (f == cell_nil) type = "nil";
456   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
457   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
458   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
459   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
460   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
461
462   if (type)
463     {
464       char *s = "cannot apply: ";
465       eputs (s);
466       eputs (type);
467       eputs ("[");
468       display_error_ (e);
469       eputs ("]\n");
470       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
471       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
472     }
473   return cell_unspecified;
474 }
475
476 SCM
477 gc_push_frame () ///((internal))
478 {
479   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
480   g_stack = cons (frame, g_stack);
481   return g_stack;
482 }
483
484 SCM
485 append2 (SCM x, SCM y)
486 {
487   if (x == cell_nil) return y;
488   assert (TYPE (x) == TPAIR);
489   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
490 }
491
492 SCM
493 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
494 {
495   if (x == cell_nil)
496     return a;
497   if (TYPE (x) != TPAIR)
498     return cons (cons (x, y), a);
499   return cons (cons (car (x), car (y)),
500                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
501 }
502
503 SCM
504 call (SCM fn, SCM x)
505 {
506   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
507       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
508     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
509   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
510       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
511     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
512   switch (FUNCTION (fn).arity)
513     {
514 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
515     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
516     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
517     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
518     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
519     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
520     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
521 #else
522     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
523     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
524     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
525     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
526     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
527 #endif
528     }
529
530   return cell_unspecified;
531 }
532
533 SCM
534 assq (SCM x, SCM a)
535 {
536   //FIXME: move into fast-non eq_p-ing assq core:assq?
537   //while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) a = CDR (a);
538   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
539   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
540 }
541
542 SCM
543 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
544 {
545   x = assq (x, a);
546   if (x == cell_f) return cell_undefined;
547   return CDR (x);
548 }
549
550 SCM
551 set_car_x (SCM x, SCM e)
552 {
553   assert (TYPE (x) == TPAIR);
554   CAR (x) = e;
555   return cell_unspecified;
556 }
557
558 SCM
559 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
560 {
561   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
562   CDR (x) = e;
563   return cell_unspecified;
564 }
565
566 SCM
567 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
568 {
569   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
570   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
571   return set_cdr_x (p, e);
572 }
573
574 SCM
575 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
576 {
577   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
578   r1 = e;
579   r0 = cl;
580   return cell_unspecified;
581 }
582
583 SCM
584 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
585 {
586   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
587 }
588
589 SCM
590 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
591 {
592   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
593   SCM m = assq_ref_env (x, a);
594   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
595   return cell_f;
596 }
597
598 SCM
599 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
600 {
601   SCM x = r3;
602   r3 = c;
603   r2 = p2;
604   gc_push_frame ();
605   r1 = p1;
606   r0 = a;
607   r3 = x;
608   return cell_unspecified;
609 }
610
611 SCM
612 gc_peek_frame () ///((internal))
613 {
614   SCM frame = CAR (g_stack);
615   r1 = CAR (frame);
616   r2 = CADR (frame);
617   r3 = CAR (CDDR (frame));
618   r0 = CADR (CDDR (frame));
619   return frame;
620 }
621
622 SCM
623 gc_pop_frame () ///((internal))
624 {
625   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
626   g_stack = CDR (g_stack);
627   return frame;
628 }
629
630 SCM
631 eval_apply ()
632 {
633  eval_apply:
634   gc_check ();
635   switch (r3)
636     {
637     case cell_vm_evlis: goto evlis;
638     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
639     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
640     case cell_vm_apply: goto apply;
641     case cell_vm_apply2: goto apply2;
642     case cell_vm_eval: goto eval;
643 #if FIXED_PRIMITIVES
644     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
645     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
646     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
647     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
648 #endif
649     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
650     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
651     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
652     case cell_vm_eval2: goto eval2;
653     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
654     case cell_vm_begin: goto begin;
655     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
656     case cell_vm_begin2: goto begin2;
657     case cell_vm_if: goto vm_if;
658     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
659     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
660     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
661     case cell_vm_return: goto vm_return;
662     case cell_unspecified: return r1;
663     default:
664       assert (0);
665     }
666
667   SCM x = cell_nil;
668  evlis:
669   gc_check ();
670   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
671   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
672   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
673   goto eval;
674  evlis2:
675   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
676   goto evlis;
677  evlis3:
678   r1 = cons (r2, r1);
679   goto vm_return;
680
681  apply:
682   gc_check ();
683   switch (TYPE (CAR (r1)))
684     {
685     case TFUNCTION: {
686       check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
687       r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
688       goto vm_return;
689     }
690     case TCLOSURE:
691       {
692         SCM cl = CLOSURE (CAR (r1));
693         SCM formals = CADR (cl);
694         SCM body = CDDR (cl);
695         SCM aa = CDAR (cl);
696         aa = CDR (aa);
697         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
698         SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), aa);
699         call_lambda (body, p, aa, r0);
700         goto begin;
701       }
702       case TCONTINUATION:
703         {
704           x = r1;
705           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
706           gc_pop_frame ();
707           r1 = CADR (x);
708           goto eval_apply;
709         }
710     case TSPECIAL:
711       {
712         switch (CAR (r1))
713           {
714           case cell_vm_apply:
715             {
716               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
717               goto apply;
718             }
719           case cell_vm_eval:
720             {
721               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
722               goto eval;
723             }
724           case cell_call_with_current_continuation:
725             {
726               r1 = CDR (r1);
727               goto call_with_current_continuation;
728             }
729           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
730           }
731       }
732     case TSYMBOL:
733       {
734         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
735           {
736             r1 = CDR (r1);
737             goto call_with_values;
738           }
739         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
740           {
741             r1 = r0;
742             goto vm_return;
743           }
744         break;
745       }
746     case TPAIR:
747       {
748         switch (CAAR (r1))
749           {
750           case cell_symbol_lambda:
751             {
752               SCM formals = CADR (CAR (r1));
753               SCM body = CDDR (CAR (r1));
754               SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
755               check_formals (r1, formals, CDR (r1));
756               call_lambda (body, p, p, r0);
757               goto begin;
758             }
759           }
760       }
761     }
762   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
763   goto eval;
764  apply2:
765   check_apply (r1, CAR (r2));
766   r1 = cons (r1, CDR (r2));
767   goto apply;
768
769  eval:
770   gc_check ();
771   switch (TYPE (r1))
772     {
773     case TPAIR:
774       {
775         switch (CAR (r1))
776           {
777 #if FIXED_PRIMITIVES
778           case cell_symbol_car:
779             {
780               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
781             eval_car:
782               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CAR (x); goto eval_apply;
783             }
784           case cell_symbol_cdr:
785             {
786               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
787             eval_cdr:
788               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CDR (x); goto eval_apply;
789             }
790           case cell_symbol_cons: {
791             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
792             eval_cons:
793             x = r1;
794             gc_pop_frame ();
795             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
796             goto eval_apply;
797           }
798           case cell_symbol_null_p:
799             {
800               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
801               goto eval;
802             eval_null_p:
803               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
804             }
805 #endif // FIXED_PRIMITIVES
806           case cell_symbol_quote:
807             {
808               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
809             }
810           case cell_symbol_begin: goto begin;
811           case cell_symbol_lambda:
812             {
813               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
814               goto vm_return;
815             }
816           case cell_symbol_if: {r1=CDR (r1); goto vm_if;}
817           case cell_symbol_set_x:
818             {
819               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
820               goto eval;
821             eval_set_x:
822               x = r2;
823               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
824               goto vm_return;
825             }
826           case cell_vm_macro_expand:
827             {
828               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
829               goto macro_expand;
830             }
831           default: {
832             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
833             goto macro_expand;
834             eval_macro:
835             if (r1 != r2)
836               {
837                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
838                   {
839                     set_cdr_x (r2, CDR (r1));
840                     set_car_x (r2, CAR (r1));
841                   }
842                 goto eval;
843               }
844             push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
845             eval_check_func:
846             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
847             eval2:
848             r1 = cons (CAR (r2), r1);
849             goto apply;
850           }
851           }
852       }
853     case TSYMBOL:
854       {
855         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
856         goto vm_return;
857       }
858     default: goto vm_return;
859     }
860
861   SCM macro;
862   SCM expanders;
863  macro_expand:
864   if (TYPE (r1) == TPAIR
865       && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), r0)) != cell_f)
866     {
867       r1 = cons (macro, CDR (r1));
868       goto apply;
869     }
870   else if (TYPE (r1) == TPAIR
871            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
872            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
873            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
874     {
875       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
876       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
877         {
878           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
879           goto apply;
880         }
881     }
882   goto vm_return;
883
884  begin:
885   x = cell_unspecified;
886   while (r1 != cell_nil) {
887     gc_check ();
888     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
889       {
890         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
891           r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
892         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
893           {
894             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
895             goto apply;
896           begin_read_input_file:
897             r1 = append2 (r1, CDR (r2));
898           }
899       }
900     if (CDR (r1) == cell_nil)
901       {
902         r1 = CAR (r1);
903         goto eval;
904       }
905     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
906     goto eval;
907   begin2:
908     x = r1;
909     r1 = CDR (r2);
910   }
911   r1 = x;
912   goto vm_return;
913
914  vm_if:
915   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
916   goto eval;
917  if_expr:
918   x = r1;
919   r1 = r2;
920   if (x != cell_f)
921     {
922       r1 = CADR (r1);
923       goto eval;
924     }
925   if (CDDR (r1) != cell_nil)
926     {
927       r1 = CAR (CDDR (r1));
928       goto eval;
929     }
930   r1 = cell_unspecified;
931   goto vm_return;
932
933  call_with_current_continuation:
934   gc_push_frame ();
935   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
936   gc_pop_frame ();
937   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
938   goto apply;
939  call_with_current_continuation2:
940   CONTINUATION (r2) = g_stack;
941   goto vm_return;
942
943  call_with_values:
944   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
945   goto apply;
946  call_with_values2:
947   if (TYPE (r1) == TVALUES)
948     r1 = CDR (r1);
949   r1 = cons (CADR (r2), r1);
950   goto apply;
951
952  vm_return:
953   x = r1;
954   gc_pop_frame ();
955   r1 = x;
956   goto eval_apply;
957 }
958
959 SCM
960 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
961 {
962   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
963   r3 = cell_vm_apply;
964   return eval_apply ();
965 }
966
967 SCM
968 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
969 {
970   r0 = a;
971   r1 = MAKE_CHAR (0);
972   r2 = MAKE_CHAR (0);
973   r3 = MAKE_CHAR (0);
974   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
975   return r0;
976 }
977
978 //\f Environment setup
979
980 SCM
981 make_tmps (struct scm* cells)
982 {
983   tmp = g_free++;
984   cells[tmp].type = TCHAR;
985   tmp_num = g_free++;
986   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
987   tmp_num2 = g_free++;
988   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
989   return 0;
990 }
991
992 #include "posix.c"
993 #include "math.c"
994 #include "lib.c"
995
996 //\f Jam Collector
997 SCM g_symbol_max;
998
999 SCM
1000 gc_init_cells () ///((internal))
1001 {
1002   int size = ARENA_SIZE * 12;
1003   size = size * 2;
1004 #if __GNUC__
1005   g_arena = (char*)malloc (size);
1006 #else
1007   char *p = 0;
1008   p = malloc (size);
1009   g_arena = p;
1010 #endif
1011   g_cells = g_arena;
1012   return 0;
1013   //g_cells = (scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof(scm));
1014
1015   TYPE (0) = TVECTOR;
1016   LENGTH (0) = 1000;
1017   VECTOR (0) = 0;
1018   g_cells++;
1019   TYPE (0) = TCHAR;
1020   VALUE (0) = 'c';
1021   return 0;
1022 }
1023
1024 SCM
1025 gc_init_news () ///((internal))
1026 {
1027   eputs ("gc_init_news\n");
1028   ///g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1029   //g_news = g_cells + ARENA_SIZE * 12 + GC_SAFETY * 6;
1030   char *p = g_cells;
1031   // g_news = g_cells;
1032   int halfway = ARENA_SIZE * 12;
1033   int safety = GC_SAFETY * 12;
1034   safety = safety / 2;
1035   halfway = halfway + safety;
1036   // g_news = g_news + halfway;
1037   p = p + halfway;
1038   g_news = p;
1039   eputs ("g_cells=");
1040   eputs (itoa (g_cells));
1041   eputs (" size=");
1042   eputs (itoa (halfway));
1043   eputs (" news=");
1044   eputs (itoa (g_news));
1045   eputs (" news - cells=");
1046   char * c = g_cells;
1047   eputs (itoa (p - c));
1048   eputs ("\n");
1049
1050
1051   NTYPE (0) = TVECTOR;
1052   NLENGTH (0) = 1000;
1053   NVECTOR (0) = 0;
1054   g_news++;
1055   NTYPE (0) = TCHAR;
1056   NVALUE (0) = 'n';
1057   return 0;
1058 }
1059
1060 SCM
1061 mes_symbols () ///((internal))
1062 {
1063   gc_init_cells ();
1064   gc_init_news ();
1065
1066 #include "mes.mes.symbols.i"
1067
1068   g_symbol_max = g_free;
1069   make_tmps (g_cells);
1070
1071   g_symbols = 0;
1072   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1073     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1074
1075   SCM a = cell_nil;
1076
1077 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1078
1079   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1080   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1081
1082   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1083   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1084   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1085   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1086   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1087   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1088
1089 #if __GNUC__
1090   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1091   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1092 #else
1093   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1094   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1095 #endif
1096
1097   a = acons (cell_closure, a, a);
1098
1099   return a;
1100 }
1101
1102 SCM
1103 mes_environment () ///((internal))
1104 {
1105   SCM a = mes_symbols ();
1106   return mes_g_stack (a);
1107 }
1108
1109 SCM
1110 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1111 {
1112 #include "mes.mes.i"
1113
1114 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1115 #include "posix.mes.i"
1116 #include "math.mes.i"
1117 #include "lib.mes.i"
1118 #include "vector.mes.i"
1119 #include "gc.mes.i"
1120 // #include "reader.mes.i"
1121
1122 #include "gc.mes.environment.i"
1123 #include "lib.mes.environment.i"
1124 #include "math.mes.environment.i"
1125 #include "mes.mes.environment.i"
1126 #include "posix.mes.environment.i"
1127 // #include "reader.mes.environment.i"
1128 #include "vector.mes.environment.i"
1129
1130   return a;
1131 }
1132
1133 SCM
1134 bload_env (SCM a) ///((internal))
1135 {
1136   char *mo = "module/mes/read-0-32.mo";
1137   g_stdin = open (mo, 0);
1138   if (g_stdin < 0) {eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");return 1;} 
1139   assert (getchar () == 'M');
1140   assert (getchar () == 'E');
1141   assert (getchar () == 'S');
1142   eputs ("*GOT MES*\n");
1143   g_stack = getchar () << 8;
1144   g_stack += getchar ();
1145
1146   char *p = (char*)g_cells;
1147   int c = getchar ();
1148   while (c != EOF)
1149     {
1150       *p++ = c;
1151       c = getchar ();
1152     }
1153   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1154   gc_peek_frame ();
1155   g_symbols = r1;
1156   g_stdin = STDIN;
1157   r0 = mes_builtins (r0);
1158
1159 #if __GNUC__
1160   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1161   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1162 #else
1163   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1164   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1165 #endif
1166
1167   if (g_debug)
1168     {
1169       eputs ("symbols: ");
1170       SCM s = g_symbols;
1171       while (s && s != cell_nil) {
1172         display_error_ (CAR (s));
1173         eputs (" ");
1174         s = CDR (s);
1175       }
1176       eputs ("\n");
1177       eputs ("functions: ");
1178       eputs (itoa (g_function));
1179       eputs ("\n");
1180       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1181         {
1182           eputs ("[");
1183           eputs (itoa (i));
1184           eputs ("]: ");
1185           eputs (g_functions[i].name);
1186           eputs ("\n");
1187         }
1188       //display_error_ (r0);
1189       //puts ("\n");
1190     }
1191   return r2;
1192 }
1193
1194 #include "vector.c"
1195 #include "gc.c"
1196
1197 int
1198 main (int argc, char *argv[])
1199 {
1200   char *p;
1201   if (p = getenv ("MES_DEBUG")) g_debug = atoi (p);
1202   if (g_debug) {eputs (";;; MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1203   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA")) MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1204   if (p = getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (p);
1205   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1206   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");return 0;};
1207   r0 = mes_environment ();
1208
1209   SCM program = bload_env (r0);
1210   SCM lst = cell_nil;
1211   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1212   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1213   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1214   if (g_debug)
1215     {
1216       eputs ("program: ");
1217       display_error_ (r1);
1218       eputs ("\n");
1219     }
1220   r3 = cell_vm_begin;
1221   r1 = eval_apply ();
1222   display_error_ (r1);
1223   eputs ("\n");
1224   gc (g_stack);
1225   if (g_debug)
1226     {
1227       eputs ("\nstats: [");
1228       eputs (itoa (g_free));
1229       eputs ("]\n");
1230     }
1231   return 0;
1232 }