core: append2, append_reverse, reverse, reverse!: Create less garbage.
[mes.git] / src / 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 #include <stdio.h>
22 #include <assert.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <mlibc.h>
26
27 // minimal for boot-0.scm
28 // int ARENA_SIZE = 100000; // 32b: 1MiB, 64b: 2 MiB
29 // take a bit more to run all tests
30 int ARENA_SIZE = 400000; // 32b: 1MiB, 64b: 2 MiB
31 #if !_POSIX_SOURCE
32 //int MAX_ARENA_SIZE = 60000000; // 32b: ~ 300MiB
33 int MAX_ARENA_SIZE = 166600000; // 32b: ~ 2GiB
34 //int MAX_ARENA_SIZE = 500000000; // 32b: ~ 8GiB
35 #else
36 int MAX_ARENA_SIZE = 200000000; // 32b: 2.3GiB, 64b: 4.6GiB
37 #endif
38
39 int GC_SAFETY = 4000;
40
41 char *g_arena = 0;
42 typedef int SCM;
43
44 int g_debug = 0;
45 int g_free = 0;
46
47 SCM g_continuations = 0;
48 SCM g_symbols = 0;
49 SCM g_stack = 0;
50 // a/env
51 SCM r0 = 0;
52 // param 1
53 SCM r1 = 0;
54 // save 2+load/dump
55 SCM r2 = 0;
56 // continuation
57 SCM r3 = 0;
58 // macro
59 SCM g_macros = 1; // cell_nil
60
61
62 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVARIABLE, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
63
64 #if !_POSIX_SOURCE
65 struct scm {
66   enum type_t type;
67   SCM car;
68   SCM cdr;
69 };
70 struct function {
71   int (*function) (void);
72   int arity;
73   char *name;
74 };
75 #else
76 typedef SCM (*function0_t) (void);
77 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
78 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
79 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
80 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
81 struct function {
82   union {
83     function0_t function0;
84     function1_t function1;
85     function2_t function2;
86     function3_t function3;
87     functionn_t functionn;
88   };
89   int arity;
90   char const *name;
91 };
92 struct scm {
93   enum type_t type;
94   union {
95     char const* name;
96     SCM car;
97     SCM ref;
98     SCM string;
99     SCM variable;
100     int length;
101   };
102   union {
103     int value;
104     int function;
105     SCM cdr;
106     SCM closure;
107     SCM continuation;
108     SCM global_p;
109     SCM macro;
110     SCM vector;
111     int hits;
112   };
113 };
114 #endif
115
116 #if __MESC__
117 //FIXME
118 char *foobar = 0;
119 struct scm *g_cells = foobar;
120 struct scm *g_news = foobar;
121 #else
122 struct scm *g_cells = 0;
123 struct scm *g_news = 0;
124 #endif
125
126 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
127 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
128 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
129 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
130 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
131 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
132 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
133 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
134 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
135 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
136
137 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
138 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
139 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
140 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
141 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
142 struct scm scm_symbol_define = {TSYMBOL, "define",0};
143 struct scm scm_symbol_define_macro = {TSYMBOL, "define-macro",0};
144
145 struct scm scm_symbol_quasiquote = {TSYMBOL, "quasiquote", 0};
146 struct scm scm_symbol_unquote = {TSYMBOL, "unquote", 0};
147 struct scm scm_symbol_unquote_splicing = {TSYMBOL, "unquote-splicing", 0};
148 struct scm scm_symbol_syntax = {TSYMBOL, "syntax",0};
149 struct scm scm_symbol_quasisyntax = {TSYMBOL, "quasisyntax", 0};
150 struct scm scm_symbol_unsyntax = {TSYMBOL, "unsyntax", 0};
151 struct scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {TSYMBOL, "unsyntax-splicing", 0};
152
153 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
154
155 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
156 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
157 struct scm scm_symbol_portable_macro_expand = {TSYMBOL, "portable-macro-expand",0};
158 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
159
160 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
161 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
162 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
163 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
164 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
165 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
166 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
167 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
168
169 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
170 struct scm scm_symbol_not_a_number = {TSYMBOL, "not-a-number",0};
171 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
172 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
173 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
174 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
175 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
176
177 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
178 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
179 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
180
181 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
182 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
183 struct scm scm_symbol_pmatch_car = {TSYMBOL, "pmatch-car",0};
184 struct scm scm_symbol_pmatch_cdr = {TSYMBOL, "pmatch-cdr",0};
185
186 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
187 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
188 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
189 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
190 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
191 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
192
193 struct scm scm_vm_eval_pmatch_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-pmatch-car*",0};
194 struct scm scm_vm_eval_pmatch_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-pmatch-cdr*",0};
195 struct scm scm_vm_eval_define = {TSPECIAL, "*vm-eval-define*",0};
196
197 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
198 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-eval*",0};
199 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_expand = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-expand*",0};
200 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
201 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
202 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
203 struct scm scm_vm_macro_expand_define = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define*",0};
204 struct scm scm_vm_macro_expand_define_macro = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define-macro*",0};
205 struct scm scm_vm_macro_expand_lambda = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-lambda*",0};
206 struct scm scm_vm_macro_expand_set_x = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-set!*",0};
207 struct scm scm_vm_begin_expand_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-expand-primitive-load*",0};
208 struct scm scm_vm_begin_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-primitive-load*",0};
209 struct scm scm_vm_macro_expand_car = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-car*",0};
210 struct scm scm_vm_macro_expand_cdr = {TSPECIAL, "*vm:macro-expand-cdr*",0};
211 struct scm scm_vm_begin_expand = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand*",0};
212 struct scm scm_vm_begin_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-eval*",0};
213 struct scm scm_vm_begin_expand_macro = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-macro*",0};
214 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
215 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
216 struct scm scm_vm_begin_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-eval*",0};
217 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
218 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
219 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
220 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
221 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
222
223 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
224 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
225
226 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
227
228 #if !_POSIX_SOURCE
229 #include "mes.mes.symbols.h"
230 #else
231 #include "mes.symbols.h"
232 #endif
233
234 struct function g_functions[200];
235 int g_function = 0;
236
237 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
238 #include "gc.mes.h"
239 #include "lib.mes.h"
240 #include "math.mes.h"
241 #include "mes.mes.h"
242 #include "posix.mes.h"
243 #include "reader.mes.h"
244 #include "vector.mes.h"
245 #else
246 #include "gc.h"
247 #include "lib.h"
248 #include "math.h"
249 #include "mes.h"
250 #include "posix.h"
251 #include "reader.h"
252 #include "vector.h"
253 #endif
254
255 #define TYPE(x) g_cells[x].type
256 #define CAR(x) g_cells[x].car
257 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
258
259 #define NTYPE(x) g_news[x].type
260 #define NCAR(x) g_news[x].car
261 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
262
263 #if !_POSIX_SOURCE
264 #define LENGTH(x) g_cells[x].car
265 #define REF(x) g_cells[x].car
266 #define STRING(x) g_cells[x].car
267 #define VARIABLE(x) g_cells[x].car
268 #define VARIABLE_GLOBAL_P(x) g_cells[x].cdr
269
270 #define CLOSURE(x) g_cells[x].cdr
271 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
272
273 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].cdr]
274 #define FUNCTION0(x) g_functions[g_cells[x].cdr].function
275 #define MACRO(x) g_cells[x].cdr
276 #define VALUE(x) g_cells[x].cdr
277 #define VECTOR(x) g_cells[x].cdr
278
279 #define NLENGTH(x) g_news[x].car
280
281 #define NVALUE(x) g_news[x].cdr
282 #define NVECTOR(x) g_news[x].cdr
283
284 #else
285 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
286 #define HITS(x) g_cells[x].hits
287 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
288 #define NAME(x) g_cells[x].name
289 #define STRING(x) g_cells[x].string
290 #define VARIABLE(x) g_cells[x].variable
291 #define VARIABLE_GLOBAL_P(x) g_cells[x].cdr
292
293 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
294 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
295 #define REF(x) g_cells[x].ref
296 #define VALUE(x) g_cells[x].value
297 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
298 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
299 #define FUNCTION0(x) g_functions[g_cells[x].function].function0
300
301 #define NLENGTH(x) g_news[x].length
302
303 #define NVALUE(x) g_news[x].value
304 #define NVECTOR(x) g_news[x].vector
305 #endif
306
307 #define MAKE_CHAR(n) make_cell__ (TCHAR, 0, n)
308 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell__ (TCONTINUATION, n, g_stack)
309 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell__ (TNUMBER, 0, n)
310 #define MAKE_REF(n) make_cell__ (TREF, n, 0)
311 #define MAKE_STRING(x) make_cell__ (TSTRING, x, 0)
312 #define MAKE_KEYWORD(x) make_cell__ (TKEYWORD, x, 0)
313 #define MAKE_MACRO(name, x) make_cell__ (TMACRO, STRING (name), x)
314
315 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
316 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
317 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
318 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
319 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
320 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
321 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
322
323 SCM
324 alloc (int n)
325 {
326   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
327   SCM x = g_free;
328   g_free += n;
329   return x;
330 }
331
332 SCM
333 make_cell__ (int type, SCM car, SCM cdr)
334 {
335   SCM x = alloc (1);
336   TYPE (x) = type;
337   CAR (x) = car;
338   CDR (x) = cdr;
339   return x;
340 }
341
342 SCM
343 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
344 {
345   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
346   int t = VALUE (type);
347   if (t == TCHAR || t == TNUMBER)
348     return make_cell__ (t, car ? CAR (car) : 0, cdr ? CDR (cdr) : 0);
349   return make_cell__ (t, car, cdr);
350 }
351
352 SCM
353 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
354 {
355   SCM x = make_cell__ (TSYMBOL, s, 0);
356   g_symbols = cons (x, g_symbols);
357   return x;
358 }
359
360 SCM
361 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
362 {
363   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b)))
364     {
365       assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
366       assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
367       a = CDR (a);
368       b = CDR (b);
369     }
370   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
371 }
372
373 SCM
374 lookup_symbol_ (SCM s)
375 {
376   SCM x = g_symbols;
377   while (x)
378     {
379       if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t)
380         break;
381       x = CDR (x);
382     }
383   if (x)
384     x = CAR (x);
385   if (!x)
386     x = make_symbol_ (s);
387   return x;
388 }
389
390 SCM
391 type_ (SCM x)
392 {
393   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
394 }
395
396 SCM
397 car_ (SCM x)
398 {
399   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
400           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
401               || TYPE (CAR (x)) == TREF
402               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
403               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
404               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
405 }
406
407 SCM
408 cdr_ (SCM x)
409 {
410   return (TYPE (x) != TCHAR
411           && TYPE (x) != TNUMBER
412           && (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
413               || TYPE (CDR (x)) == TREF
414               || TYPE (CDR (x)) == TSPECIAL
415               || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
416               || TYPE (CDR (x)) == TSTRING)) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
417 }
418
419 SCM
420 arity_ (SCM x)
421 {
422   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
423   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
424 }
425
426 SCM
427 cons (SCM x, SCM y)
428 {
429   return make_cell__ (TPAIR, x, y);
430 }
431
432 SCM
433 car (SCM x)
434 {
435 #if !__MESC_MES__
436   if (TYPE (x) != TPAIR)
437     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
438 #endif
439   return CAR (x);
440 }
441
442 SCM
443 cdr (SCM x)
444 {
445 #if !__MESC_MES__
446   if (TYPE (x) != TPAIR)
447     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
448 #endif
449   return CDR (x);
450 }
451
452 SCM
453 list (SCM x) ///((arity . n))
454 {
455   return x;
456 }
457
458 SCM
459 null_p (SCM x)
460 {
461   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
462 }
463
464 SCM
465 eq_p (SCM x, SCM y)
466 {
467   return (x == y
468           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
469                && STRING (x) == STRING (y)))
470           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
471               && VALUE (x) == VALUE (y))
472           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
473               && VALUE (x) == VALUE (y)))
474     ? cell_t : cell_f;
475 }
476
477 SCM
478 values (SCM x) ///((arity . n))
479 {
480   SCM v = cons (0, x);
481   TYPE (v) = TVALUES;
482   return v;
483 }
484
485 SCM
486 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
487 {
488   return cons (cons (key, value), alist);
489 }
490
491 int
492 length__ (SCM x)
493 {
494   int n = 0;
495   while (x != cell_nil)
496     {
497       n++;
498       if (TYPE (x) != TPAIR)
499         return -1;
500       x = CDR (x);
501     }
502   return n;
503 }
504
505 SCM
506 length (SCM x)
507 {
508   return MAKE_NUMBER (length__ (x));
509 }
510
511 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
512
513 SCM
514 error (SCM key, SCM x)
515 {
516 #if !__MESC_MES__
517   SCM throw;
518   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
519     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
520 #endif
521   display_error_ (key);
522   eputs (": ");
523   write_error_ (x);
524   eputs ("\n");
525   exit (1);
526 }
527
528 SCM
529 cstring_to_list (char const* s)
530 {
531   SCM p = cell_nil;
532   int i = strlen (s);
533   while (i--)
534     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
535   return p;
536 }
537
538 // \f extra lib
539 SCM
540 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
541 {
542   if (e == cell_undefined)
543     return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
544   return e;
545 }
546
547 SCM
548 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
549 {
550   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
551   int alen = VALUE (length (args));
552   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
553     {
554       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
555       eputs (s);
556       eputs (itoa (flen));
557       eputs (", got: ");
558       eputs (itoa (alen));
559       eputs ("\n");
560       write_error_ (f);
561       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
562       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
563     }
564   return cell_unspecified;
565 }
566
567 SCM
568 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
569 {
570   char* type = 0;
571   if (f == cell_f || f == cell_t)
572     type = "bool";
573   if (f == cell_nil)
574     type = "nil";
575   if (f == cell_unspecified)
576     type = "*unspecified*";
577   if (f == cell_undefined)
578     type = "*undefined*";
579   if (TYPE (f) == TCHAR)
580     type = "char";
581   if (TYPE (f) == TNUMBER)
582     type = "number";
583   if (TYPE (f) == TSTRING)
584     type = "string";
585
586   if (type)
587     {
588       char *s = "cannot apply: ";
589       eputs (s);
590       eputs (type);
591       eputs ("[");
592       write_error_ (e);
593       eputs ("]\n");
594       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
595       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
596     }
597   return cell_unspecified;
598 }
599
600 SCM
601 gc_push_frame () ///((internal))
602 {
603   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
604   g_stack = cons (frame, g_stack);
605   return g_stack;
606 }
607
608 SCM
609 append2 (SCM x, SCM y)
610 {
611   if (x == cell_nil)
612     return y;
613   if (TYPE (x) != TPAIR)
614     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_append2));
615   SCM r = cell_nil;
616   while (x != cell_nil)
617     {
618       r = cons (CAR (x), r);
619       x = CDR (x);
620     }
621   return reverse_x_ (r, y);
622 }
623
624 SCM
625 append_reverse (SCM x, SCM y)
626 {
627   if (x == cell_nil)
628     return y;
629   if (TYPE (x) != TPAIR)
630     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_append_reverse));
631   while (x != cell_nil)
632     {
633       y = cons (CAR (x), y);
634       x = CDR (x);
635     }
636   return y;
637 }
638
639 SCM
640 reverse_x_ (SCM x, SCM t)
641 {
642   if (TYPE (x) != TPAIR)
643     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_reverse_x_));
644   SCM r = t;
645   while (x != cell_nil)
646     {
647       t = CDR (x);
648       CDR (x) = r;
649       r = x;
650       x = t;
651     }
652   return r;
653 }
654
655 SCM
656 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
657 {
658   if (x == cell_nil)
659     return a;
660   if (TYPE (x) != TPAIR)
661     return cons (cons (x, y), a);
662   return cons (cons (car (x), car (y)),
663                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
664 }
665
666 SCM
667 call (SCM fn, SCM x)
668 {
669   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
670       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
671     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
672   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
673       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
674     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
675   switch (FUNCTION (fn).arity)
676     {
677 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
678     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
679     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
680     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
681     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
682     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
683     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
684 #else
685     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
686     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
687     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
688     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
689     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
690 #endif
691     }
692
693   return cell_unspecified;
694 }
695
696 SCM
697 assq (SCM x, SCM a)
698 {
699   switch (TYPE (x))
700     {
701     case TCHAR:
702     case TNUMBER:
703       {
704         SCM v = VALUE (x);
705         while (a != cell_nil && v != VALUE (CAAR (a)))
706           a = CDR (a);
707         break;
708       }
709     case TKEYWORD:
710       {
711         SCM v = STRING (x);
712         while (a != cell_nil && v != STRING (CAAR (a)))
713           a = CDR (a);
714         break;
715       }
716       // case TSYMBOL:
717       // case TSPECIAL:
718     default:
719       while (a != cell_nil && x != CAAR (a))
720         a = CDR (a);
721     }
722   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
723 }
724
725 SCM
726 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
727 {
728   x = assq (x, a);
729   if (x == cell_f)
730     return cell_undefined;
731   return CDR (x);
732 }
733
734 SCM
735 set_car_x (SCM x, SCM e)
736 {
737   if (TYPE (x) != TPAIR)
738     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_car_x));
739   CAR (x) = e;
740   return cell_unspecified;
741 }
742
743 SCM
744 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
745 {
746   if (TYPE (x) != TPAIR)
747     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
748   CDR (x) = e;
749   return cell_unspecified;
750 }
751
752 SCM
753 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
754 {
755   SCM p;
756   if (TYPE (x) == TVARIABLE)
757     p = VARIABLE (x);
758   else
759     p = assert_defined (x, assq (x, a));
760   if (TYPE (p) != TPAIR)
761     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
762   return set_cdr_x (p, e);
763 }
764
765 SCM
766 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
767 {
768   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
769   r1 = e;
770   r0 = cl;
771   return cell_unspecified;
772 }
773
774 SCM
775 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
776 {
777   return make_cell__ (TCLOSURE, cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
778 }
779
780 SCM
781 make_variable_ (SCM var, SCM global_p) ///((internal))
782 {
783   return make_cell__ (TVARIABLE, var, global_p);
784 }
785
786 SCM
787 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
788 {
789   if (TYPE (x) != TSYMBOL)
790     return cell_f;
791   SCM m = assq (x, a);
792   if (m != cell_f)
793     return MACRO (CDR (m));
794   return cell_f;
795 }
796
797 SCM
798 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
799 {
800   SCM x = r3;
801   r3 = c;
802   r2 = p2;
803   gc_push_frame ();
804   r1 = p1;
805   r0 = a;
806   r3 = x;
807   return cell_unspecified;
808 }
809
810 SCM
811 gc_peek_frame () ///((internal))
812 {
813   SCM frame = CAR (g_stack);
814   r1 = CAR (frame);
815   r2 = CADR (frame);
816   r3 = CAR (CDDR (frame));
817   r0 = CADR (CDDR (frame));
818   return frame;
819 }
820
821 SCM
822 gc_pop_frame () ///((internal))
823 {
824   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
825   g_stack = CDR (g_stack);
826   return frame;
827 }
828
829 char const* string_to_cstring (SCM s);
830
831 SCM
832 add_formals (SCM formals, SCM x)
833 {
834   while (TYPE (x) == TPAIR)
835     {
836       formals = cons (CAR (x), formals);
837       x = CDR (x);
838     }
839   if (TYPE (x) == TSYMBOL)
840     formals = cons (x, formals);
841   return formals;
842 }
843
844 int
845 formal_p (SCM x, SCM formals) /// ((internal))
846 {
847   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
848     {
849       if (x == formals)
850         return x;
851       else return cell_f;
852     }
853   while (TYPE (formals) == TPAIR && CAR (formals) != x)
854     formals = CDR (formals);
855   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
856     return formals == x;
857   return TYPE (formals) == TPAIR;
858 }
859
860 SCM
861 expand_variable_ (SCM x, SCM formals, int top_p) ///((internal))
862 {
863   while (TYPE (x) == TPAIR)
864     {
865       if (TYPE (CAR (x)) == TPAIR)
866         {
867           if (CAAR (x) == cell_symbol_lambda)
868             {
869               SCM f = CAR (CDAR (x));
870               formals = add_formals (formals, f);
871             }
872           else if (CAAR (x) == cell_symbol_define
873                    || CAAR (x) == cell_symbol_define_macro)
874             {
875               SCM f = CAR (CDAR (x));
876               formals = add_formals (formals, f);
877             }
878           if (CAAR (x) != cell_symbol_quote)
879             expand_variable_ (CAR (x), formals, 0);
880         }
881       else
882         {
883           if (CAR (x) == cell_symbol_lambda)
884             {
885               SCM f = CADR (x);
886               formals = add_formals (formals, f);
887               x = CDR (x);
888             }
889           else if (CAR (x) == cell_symbol_define
890                    || CAR (x) == cell_symbol_define_macro)
891             {
892               SCM f = CADR (x);
893               if (top_p && TYPE (f) == TPAIR)
894                 f = CDR (f);
895               formals = add_formals (formals, f);
896               x = CDR (x);
897             }
898           else if (CAR (x) == cell_symbol_quote)
899             return cell_unspecified;
900           else if (TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
901                    && CAR (x) != cell_begin
902                    && CAR (x) != cell_symbol_begin
903                    && CAR (x) != cell_symbol_current_module
904                    && CAR (x) != cell_symbol_primitive_load
905                    && CAR (x) != cell_symbol_if // HMM
906                    && !formal_p (CAR (x), formals))
907             {
908               SCM v = assq (CAR (x), r0);
909               if (v != cell_f)
910                 CAR (x) = make_variable_ (v, cell_t);
911             }
912         }
913       x = CDR (x);
914       top_p = 0;
915     }
916   return cell_unspecified;
917 }
918
919 SCM
920 expand_variable (SCM x, SCM formals) ///((internal))
921 {
922   return expand_variable_ (x, formals, 1);
923 }
924
925 SCM
926 eval_apply ()
927 {
928   SCM aa;
929   SCM args;
930   SCM body;
931   SCM cl;
932   SCM entry;
933   SCM expanders;
934   SCM formals;
935   SCM input;
936   SCM name;
937   SCM macro;
938   SCM p;
939   SCM program;
940   SCM sc_expand;
941   SCM x;
942   int global_p;
943   int macro_p;
944
945  eval_apply:
946   switch (r3)
947     {
948     case cell_vm_evlis: goto evlis;
949     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
950     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
951     case cell_vm_apply: goto apply;
952     case cell_vm_apply2: goto apply2;
953     case cell_vm_eval: goto eval;
954     case cell_vm_eval_pmatch_car: goto eval_pmatch_car;
955     case cell_vm_eval_pmatch_cdr: goto eval_pmatch_cdr;
956     case cell_vm_eval_define: goto eval_define;
957     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
958     case cell_vm_eval_macro_expand_eval: goto eval_macro_expand_eval;
959     case cell_vm_eval_macro_expand_expand: goto eval_macro_expand_expand;
960     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
961     case cell_vm_eval2: goto eval2;
962     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
963     case cell_vm_macro_expand_define: goto macro_expand_define;
964     case cell_vm_macro_expand_define_macro: goto macro_expand_define_macro;
965     case cell_vm_macro_expand_lambda: goto macro_expand_lambda;
966     case cell_vm_macro_expand_set_x: goto macro_expand_set_x;
967     case cell_vm_macro_expand_car: goto macro_expand_car;
968     case cell_vm_macro_expand_cdr: goto macro_expand_cdr;
969     case cell_vm_begin: goto begin;
970     case cell_vm_begin_eval: goto begin_eval;
971     case cell_vm_begin_primitive_load: goto begin_primitive_load;
972     case cell_vm_begin_expand: goto begin_expand;
973     case cell_vm_begin_expand_eval: goto begin_expand_eval;
974     case cell_vm_begin_expand_macro: goto begin_expand_macro;
975     case cell_vm_begin_expand_primitive_load: goto begin_expand_primitive_load;
976     case cell_vm_if: goto vm_if;
977     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
978     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
979     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
980     case cell_vm_return: goto vm_return;
981     case cell_unspecified: return r1;
982     default:
983       assert (0);
984     }
985
986  evlis:
987   if (r1 == cell_nil)
988     goto vm_return;
989   if (TYPE (r1) != TPAIR)
990     goto eval;
991   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
992   goto eval;
993  evlis2:
994   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
995   goto evlis;
996  evlis3:
997   r1 = cons (r2, r1);
998   goto vm_return;
999
1000  apply:
1001   switch (TYPE (CAR (r1)))
1002     {
1003     case TFUNCTION:
1004       {
1005         check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
1006         r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
1007         goto vm_return;
1008       }
1009     case TCLOSURE:
1010       {
1011         cl = CLOSURE (CAR (r1));
1012         body = CDDR (cl);
1013         formals = CADR (cl);
1014         args = CDR (r1);
1015         aa = CDAR (cl);
1016         aa = CDR (aa);
1017         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
1018         p = pairlis (formals, args, aa);
1019         call_lambda (body, p, aa, r0);
1020         goto begin;
1021       }
1022     case TCONTINUATION:
1023       {
1024         x = r1;
1025         g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
1026         gc_pop_frame ();
1027         r1 = CADR (x);
1028         goto eval_apply;
1029       }
1030     case TSPECIAL:
1031       {
1032         switch (CAR (r1))
1033           {
1034           case cell_vm_apply:
1035             {
1036               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
1037               goto apply;
1038             }
1039           case cell_vm_eval:
1040             {
1041               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
1042               goto eval;
1043             }
1044           case cell_call_with_current_continuation:
1045             {
1046               r1 = CDR (r1);
1047               goto call_with_current_continuation;
1048             }
1049           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
1050           }
1051       }
1052     case TSYMBOL:
1053       {
1054         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
1055           {
1056             r1 = CDR (r1);
1057             goto call_with_values;
1058           }
1059         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
1060           {
1061             r1 = r0;
1062             goto vm_return;
1063           }
1064         break;
1065       }
1066     case TPAIR:
1067       {
1068         switch (CAAR (r1))
1069           {
1070           case cell_symbol_lambda:
1071             {
1072               formals = CADR (CAR (r1));
1073               args = CDR (r1);
1074               body = CDDR (CAR (r1));
1075               p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
1076               check_formals (r1, formals, args);
1077               call_lambda (body, p, p, r0);
1078               goto begin;
1079             }
1080           }
1081       }
1082     }
1083   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
1084   goto eval;
1085  apply2:
1086   check_apply (r1, CAR (r2));
1087   r1 = cons (r1, CDR (r2));
1088   goto apply;
1089
1090  eval:
1091   switch (TYPE (r1))
1092     {
1093     case TPAIR:
1094       {
1095         switch (CAR (r1))
1096           {
1097           case cell_symbol_pmatch_car:
1098             {
1099               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_car);
1100               goto eval;
1101             eval_pmatch_car:
1102               x = r1;
1103               gc_pop_frame ();
1104               r1 = CAR (x);
1105               goto eval_apply;
1106             }
1107           case cell_symbol_pmatch_cdr:
1108             {
1109               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_cdr);
1110               goto eval;
1111             eval_pmatch_cdr:
1112               x = r1;
1113               gc_pop_frame ();
1114               r1 = CDR (x);
1115               goto eval_apply;
1116             }
1117           case cell_symbol_quote:
1118             {
1119               x = r1;
1120               gc_pop_frame ();
1121               r1 = CADR (x);
1122               goto eval_apply;
1123             }
1124           case cell_symbol_begin:
1125             goto begin;
1126           case cell_symbol_lambda:
1127             {
1128               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), r0);
1129               goto vm_return;
1130             }
1131           case cell_symbol_if:
1132             {
1133               r1=CDR (r1);
1134               goto vm_if;
1135             }
1136           case cell_symbol_set_x:
1137             {
1138               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
1139               goto eval;
1140             eval_set_x:
1141               r1 = set_env_x (CADR (r2), r1, r0);
1142               goto vm_return;
1143             }
1144           case cell_vm_macro_expand:
1145             {
1146               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_macro_expand_eval);
1147               goto eval;
1148             eval_macro_expand_eval:
1149               push_cc (r1, r2, r0, cell_vm_eval_macro_expand_expand);
1150               goto macro_expand;
1151             eval_macro_expand_expand:
1152               goto vm_return;
1153             }
1154           default:
1155             {
1156               if (TYPE (r1) == TPAIR
1157                   && (CAR (r1) == cell_symbol_define
1158                       || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro))
1159                 {
1160                   global_p = CAAR (r0) != cell_closure;
1161                   macro_p = CAR (r1) == cell_symbol_define_macro;
1162                   if (global_p)
1163                     {
1164                       name = CADR (r1);
1165                       if (TYPE (CADR (r1)) == TPAIR)
1166                         name = CAR (name);
1167                       if (macro_p)
1168                         {
1169                           entry = assq (name, g_macros);
1170                           if (entry == cell_f)
1171                             {
1172                               entry = cons (name, cell_f);
1173                               g_macros = cons (entry, g_macros);
1174                             }
1175                         }
1176                       else
1177                         {
1178                           entry = assq (name, r0);
1179                           if (entry == cell_f)
1180                             {
1181                               entry = cons (name, cell_f);
1182                               aa = cons (entry, cell_nil);
1183                               set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1184                               set_cdr_x (r0, aa);
1185                             }
1186                         }
1187                     }
1188                   r2 = r1;
1189                   if (TYPE (CADR (r1)) != TPAIR)
1190                     {
1191                       push_cc (CAR (CDDR (r1)), r2, cons (cons (CADR (r1), CADR (r1)), r0), cell_vm_eval_define);
1192                       goto eval;
1193                     }
1194                   else
1195                     {
1196                       p = pairlis (CADR (r1), CADR (r1), r0);
1197                       formals = CDR (CADR (r1));
1198                       body = CDDR (r1);
1199
1200                       if (macro_p || global_p)
1201                         expand_variable (body, formals);
1202                       r1 = cons (cell_symbol_lambda, cons (formals, body));
1203                       push_cc (r1, r2, p, cell_vm_eval_define);
1204                       goto eval;
1205                     }
1206                 eval_define:;
1207                   name = CADR (r2);
1208                   if (TYPE (CADR (r2)) == TPAIR)
1209                     name = CAR (name);
1210                   if (macro_p)
1211                     {
1212                       entry = assq (name, g_macros);
1213                       r1 = MAKE_MACRO (name, r1);
1214                       set_cdr_x (entry, r1);
1215                     }
1216                   else if (global_p)
1217                     {
1218                       entry = assq (name, r0);
1219                       set_cdr_x (entry, r1);
1220                     }
1221                   else
1222                     {
1223                       entry = cons (name, r1);
1224                       aa = cons (entry, cell_nil);
1225                       set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1226                       set_cdr_x (r0, aa);
1227                       cl = assq (cell_closure, r0);
1228                       set_cdr_x (cl, aa);
1229                     }
1230                   r1 = cell_unspecified;
1231                   goto vm_return;
1232                 }
1233               push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func);
1234               gc_check ();
1235               goto eval;
1236             eval_check_func:
1237               push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2);
1238               goto evlis;
1239             eval2:
1240               r1 = cons (CAR (r2), r1);
1241               goto apply;
1242             }
1243           }
1244       }
1245     case TSYMBOL:
1246       {
1247         if (r1 == cell_symbol_current_module)
1248           goto vm_return;
1249         if (r1 == cell_symbol_begin) // FIXME
1250           {
1251             r1 = cell_begin;
1252             goto vm_return;
1253           }
1254         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
1255         goto vm_return;
1256       }
1257     case TVARIABLE:
1258       {
1259         r1 = CDR (VARIABLE (r1));
1260         goto vm_return;
1261       }
1262     default: goto vm_return;
1263     }
1264
1265  macro_expand:
1266   {
1267     macro;
1268     expanders;
1269
1270     if (TYPE (r1) != TPAIR || CAR (r1) == cell_symbol_quote)
1271       goto vm_return;
1272
1273     if (CAR (r1) == cell_symbol_lambda)
1274       {
1275         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_lambda);
1276         goto macro_expand;
1277       macro_expand_lambda:
1278         CDDR (r2) = r1;
1279         r1 = r2;
1280         goto vm_return;
1281       }
1282
1283     if (TYPE (r1) == TPAIR
1284         && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), g_macros)) != cell_f)
1285       {
1286         r1 = cons (macro, CDR (r1));
1287         push_cc (r1, cell_nil, r0, cell_vm_macro_expand);
1288         goto apply;
1289       }
1290
1291     if (CAR (r1) == cell_symbol_define
1292         || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1293       {
1294         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_define);
1295         goto macro_expand;
1296       macro_expand_define:
1297         CDDR (r2) = r1;
1298         r1 = r2;
1299         if (CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1300           {
1301             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_macro_expand_define_macro);
1302             goto eval;
1303           macro_expand_define_macro:
1304             r1 = r2;
1305           }
1306         goto vm_return;
1307       }
1308
1309     if (CAR (r1) == cell_symbol_set_x)
1310       {
1311         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_set_x);
1312         goto macro_expand;
1313       macro_expand_set_x:
1314         CDDR (r2) = r1;
1315         r1 = r2;
1316         goto vm_return;
1317       }
1318
1319     if (TYPE (r1) == TPAIR
1320         && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
1321         && CAR (r1) != cell_symbol_begin
1322         && ((macro = assq (cell_symbol_portable_macro_expand, g_macros)) != cell_f)
1323         && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
1324         && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
1325       {
1326         sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
1327         r2 = r1;
1328         if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
1329           {
1330             r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
1331             goto apply;
1332           }
1333       }
1334
1335     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_car);
1336     goto macro_expand;
1337
1338   macro_expand_car:
1339     CAR (r2) = r1;
1340     r1 = r2;
1341     if (CDR (r1) == cell_nil)
1342       goto vm_return;
1343
1344     push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_cdr);
1345     goto macro_expand;
1346
1347   macro_expand_cdr:
1348     CDR (r2) = r1;
1349     r1 = r2;
1350
1351     goto vm_return;
1352   }
1353
1354  begin:
1355   x = cell_unspecified;
1356   while (r1 != cell_nil)
1357     {
1358       gc_check ();
1359       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1360         {
1361           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1362             {
1363               program = cons (CAR (r1), cell_nil);
1364               push_cc (program, r1, r0, cell_vm_begin_primitive_load);
1365               goto begin_expand;
1366             begin_primitive_load:
1367               CAR (r2) = r1;
1368               r1 = r2;
1369             }
1370         }
1371
1372       if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
1373         {
1374           if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1375             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1376         }
1377       if (CDR (r1) == cell_nil)
1378         {
1379           r1 = CAR (r1);
1380           goto eval;
1381         }
1382       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_eval);
1383       goto eval;
1384     begin_eval:
1385       x = r1;
1386       r1 = CDR (r2);
1387     }
1388   r1 = x;
1389   goto vm_return;
1390
1391
1392  begin_expand:
1393   x = cell_unspecified;
1394   while (r1 != cell_nil)
1395     {
1396       gc_check ();
1397
1398       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1399         {
1400           if (TYPE (CAR (r1)) == TPAIR && CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1401             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1402           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1403             {
1404               push_cc (CADR (CAR (r1)), r1, r0, cell_vm_begin_expand_primitive_load);
1405               goto eval; // FIXME: expand too?!
1406             begin_expand_primitive_load:
1407               if (TYPE (r1) == TNUMBER && VALUE (r1) == 0)
1408                 ;
1409               else if (TYPE (r1) == TSTRING)
1410                 input = set_current_input_port (open_input_file (r1));
1411               else
1412                 assert (0);
1413               
1414               push_cc (input, r2, r0, cell_vm_return);
1415               x = read_input_file_env (r0);
1416               gc_pop_frame ();
1417               input = r1;
1418               r1 = x;
1419               set_current_input_port (input);
1420               r1 = cons (cell_symbol_begin, r1);
1421               CAR (r2) = r1;
1422               r1 = r2;
1423               continue;
1424             }
1425         }
1426
1427       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_macro);
1428       goto macro_expand;
1429     begin_expand_macro:
1430       if (r1 != CAR (r2))
1431         {
1432           CAR (r2) = r1;
1433           r1 = r2;
1434           continue;
1435         }
1436       r1 = r2;
1437       expand_variable (CAR (r1), cell_nil);
1438       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_eval);
1439       goto eval;
1440     begin_expand_eval:
1441       x = r1;
1442       r1 = CDR (r2);
1443     }
1444   r1 = x;
1445   goto vm_return;
1446
1447  vm_if:
1448   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
1449   goto eval;
1450  if_expr:
1451   x = r1;
1452   r1 = r2;
1453   if (x != cell_f)
1454     {
1455       r1 = CADR (r1);
1456       goto eval;
1457     }
1458   if (CDDR (r1) != cell_nil)
1459     {
1460       r1 = CAR (CDDR (r1));
1461       goto eval;
1462     }
1463   r1 = cell_unspecified;
1464   goto vm_return;
1465
1466  call_with_current_continuation:
1467   gc_push_frame ();
1468   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
1469   gc_pop_frame ();
1470   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
1471   goto apply;
1472  call_with_current_continuation2:
1473   CONTINUATION (r2) = g_stack;
1474   goto vm_return;
1475
1476  call_with_values:
1477   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
1478   goto apply;
1479  call_with_values2:
1480   if (TYPE (r1) == TVALUES)
1481     r1 = CDR (r1);
1482   r1 = cons (CADR (r2), r1);
1483   goto apply;
1484
1485  vm_return:
1486   x = r1;
1487   gc_pop_frame ();
1488   r1 = x;
1489   goto eval_apply;
1490 }
1491
1492 SCM
1493 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
1494 {
1495   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1496   r3 = cell_vm_apply;
1497   return eval_apply ();
1498 }
1499
1500 SCM
1501 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1502 {
1503   r0 = a;
1504   r1 = MAKE_CHAR (0);
1505   r2 = MAKE_CHAR (0);
1506   r3 = MAKE_CHAR (0);
1507   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1508   return r0;
1509 }
1510
1511 //\f Environment setup
1512
1513 #include "posix.c"
1514 #include "math.c"
1515 #include "lib.c"
1516
1517 //\f Jam Collector
1518 SCM g_symbol_max;
1519
1520 SCM
1521 gc_init_cells () ///((internal))
1522 {
1523   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof (struct scm));
1524   TYPE (0) = TVECTOR;
1525   LENGTH (0) = 1000;
1526   VECTOR (0) = 0;
1527   g_cells++;
1528   TYPE (0) = TCHAR;
1529   VALUE (0) = 'c';
1530   return 0;
1531 }
1532
1533 SCM
1534 gc_init_news () ///((internal))
1535 {
1536   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1537   NTYPE (0) = TVECTOR;
1538   NLENGTH (0) = 1000;
1539   NVECTOR (0) = 0;
1540   g_news++;
1541   NTYPE (0) = TCHAR;
1542   NVALUE (0) = 'n';
1543   return 0;
1544 }
1545
1546 SCM
1547 mes_symbols () ///((internal))
1548 {
1549   gc_init_cells ();
1550   gc_init_news ();
1551
1552 #if !_POSIX_SOURCE
1553 #include "mes.mes.symbols.i"
1554 #else
1555 #include "mes.symbols.i"
1556 #endif
1557
1558   g_symbol_max = g_free++;
1559   g_symbols = 0;
1560   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1561     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1562
1563   SCM a = cell_nil;
1564
1565 #if !_POSIX_SOURCE
1566 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1567 #else
1568 #include "mes.symbol-names.i"
1569 #endif
1570
1571   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1572   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1573
1574   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1575   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1576   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1577
1578
1579 #if __GNUC__
1580   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1581   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1582 #else
1583   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1584   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1585 #endif
1586   a = acons (cell_closure, a, a);
1587
1588   return a;
1589 }
1590
1591 SCM
1592 mes_environment () ///((internal))
1593 {
1594   SCM a = mes_symbols ();
1595   return mes_g_stack (a);
1596 }
1597
1598 SCM
1599 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1600 {
1601 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
1602 #include "mes.mes.i"
1603
1604   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1605 #include "posix.mes.i"
1606 #include "math.mes.i"
1607 #include "lib.mes.i"
1608 #include "vector.mes.i"
1609 #include "gc.mes.i"
1610 #include "reader.mes.i"
1611
1612 #include "gc.mes.environment.i"
1613 #include "lib.mes.environment.i"
1614 #include "math.mes.environment.i"
1615 #include "mes.mes.environment.i"
1616 #include "posix.mes.environment.i"
1617 #include "reader.mes.environment.i"
1618 #include "vector.mes.environment.i"
1619 #else
1620 #include "mes.i"
1621
1622   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1623 #include "posix.i"
1624 #include "math.i"
1625 #include "lib.i"
1626 #include "vector.i"
1627 #include "gc.i"
1628 #include "reader.i"
1629
1630 #include "gc.environment.i"
1631 #include "lib.environment.i"
1632 #include "math.environment.i"
1633 #include "mes.environment.i"
1634 #include "posix.environment.i"
1635 #include "reader.environment.i"
1636 #include "vector.environment.i"
1637 #endif
1638
1639   if (g_debug > 3)
1640     {
1641       fputs ("functions: ", STDERR);
1642       fputs (itoa (g_function), STDERR);
1643       fputs ("\n", STDERR);
1644       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1645         {
1646           fputs ("[", STDERR);
1647           fputs (itoa (i), STDERR);
1648           fputs ("]: ", STDERR);
1649           fputs (g_functions[i].name, STDERR);
1650           fputs ("\n", STDERR);
1651         }
1652       fputs ("\n", STDERR);
1653     }
1654
1655   return a;
1656 }
1657
1658 SCM read_input_file_env (SCM);
1659
1660 SCM
1661 load_env (SCM a) ///((internal))
1662 {
1663   r0 = a;
1664   g_stdin = -1;
1665   char boot[128];
1666   char buf[128];
1667   if (getenv ("MES_BOOT"))
1668     strcpy (boot, getenv ("MES_BOOT"));
1669   else
1670     strcpy (boot, "boot-0.scm");
1671   if (getenv ("MES_PREFIX"))
1672     {
1673       strcpy (buf, getenv ("MES_PREFIX"));
1674       strcpy (buf + strlen (buf), "/module");
1675       strcpy (buf + strlen (buf), "/mes/");
1676       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1677       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1678         {
1679           eputs ("MES_PREFIX reading boot-0:");
1680           eputs (buf);
1681           eputs ("\n");
1682         }
1683       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1684     }
1685   if (g_stdin < 0)
1686     {
1687       char const *prefix = MODULEDIR "mes/";
1688       strcpy (buf, prefix);
1689       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1690       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1691         {
1692           eputs ("MODULEDIR reading boot-0:");
1693           eputs (buf);
1694           eputs ("\n");
1695         }
1696       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1697     }
1698   if (g_stdin < 0)
1699     {
1700       strcpy (buf, "module/mes/");
1701       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1702       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1703         {
1704           eputs (". reading boot-0:");
1705           eputs (buf);
1706           eputs ("\n");
1707         }
1708       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1709     }
1710   if (g_stdin < 0)
1711     {
1712       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1713         {
1714           eputs (". reading boot-0:");
1715           eputs (boot);
1716           eputs ("\n");
1717         }
1718       g_stdin = open (boot, O_RDONLY);
1719     }
1720   if (g_stdin < 0)
1721     {
1722       eputs ("mes: boot failed: no such file: ");
1723       eputs (boot);
1724       eputs ("\n");
1725       exit (1);
1726     }
1727
1728   if (!g_function)
1729     r0 = mes_builtins (r0);
1730   r2 = read_input_file_env (r0);
1731   g_stdin = STDIN;
1732   return r2;
1733 }
1734
1735 SCM
1736 bload_env (SCM a) ///((internal))
1737 {
1738 #if 1 //__MESC__
1739   char *mo = "mes/read-0-32.mo";
1740   g_stdin = open ("module/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1741   char *read0 = MODULEDIR "mes/read-0-32.mo";
1742   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (read0, O_RDONLY);
1743 #else
1744   char *mo ="mes/read-0.mo";
1745   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1746   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1747 #endif
1748
1749   if (g_stdin < 0)
1750     {
1751       eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");
1752       return 1;
1753     } 
1754   assert (getchar () == 'M');
1755   assert (getchar () == 'E');
1756   assert (getchar () == 'S');
1757
1758   if (g_debug)
1759     eputs ("*GOT MES*\n");
1760   g_stack = getchar () << 8;
1761   g_stack += getchar ();
1762
1763   char *p = (char*)g_cells;
1764   int c = getchar ();
1765   while (c != EOF)
1766     {
1767       *p++ = c;
1768       c = getchar ();
1769     }
1770   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1771   gc_peek_frame ();
1772   g_symbols = r1;
1773   g_stdin = STDIN;
1774   r0 = mes_builtins (r0);
1775
1776 #if __GNUC__
1777   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1778   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1779 #else
1780   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1781   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1782 #endif
1783
1784   if (g_debug > 3)
1785     {
1786       eputs ("symbols: ");
1787       SCM s = g_symbols;
1788       while (s && s != cell_nil)
1789         {
1790           display_error_ (CAR (s));
1791           eputs (" ");
1792           s = CDR (s);
1793         }
1794       eputs ("\n");
1795       eputs ("functions: ");
1796       eputs (itoa (g_function));
1797       eputs ("\n");
1798       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1799         {
1800           eputs ("[");
1801           eputs (itoa (i));
1802           eputs ("]: ");
1803           eputs (g_functions[i].name);
1804           eputs ("\n");
1805         }
1806     }
1807   return r2;
1808 }
1809
1810 #include "vector.c"
1811 #include "gc.c"
1812 #include "reader.c"
1813
1814 int
1815 main (int argc, char *argv[])
1816 {
1817   char *p;
1818   if (p = getenv ("MES_DEBUG"))
1819     g_debug = atoi (p);
1820   if (g_debug)
1821     {
1822       eputs (";;; MODULEDIR=");
1823       eputs (MODULEDIR);
1824       eputs ("\n");
1825     }
1826   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA"))
1827     MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1828   if (p = getenv ("MES_ARENA"))
1829     ARENA_SIZE = atoi (p);
1830   if (p = getenv ("MES_SAFETY"))
1831     GC_SAFETY = atoi (p);
1832   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help"))
1833     return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1834   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version"))
1835     {
1836       puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");
1837       return 0;
1838     };
1839   g_stdin = STDIN;
1840   g_stdout = STDOUT;
1841   r0 = mes_environment ();
1842
1843   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1844     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1845   g_tiny = argc > 2 && !strcmp (argv[2], "--tiny");
1846   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump"))
1847     return dump ();
1848
1849   SCM lst = cell_nil;
1850   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1851   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0); // FIXME
1852   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1853   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1854
1855   if (g_debug > 2)
1856     {
1857       eputs ("\ngc stats: [");
1858       eputs (itoa (g_free));
1859       eputs ("]\n");
1860     }
1861   if (g_debug > 3)
1862     {
1863       eputs ("program: ");
1864       write_error_ (r1);
1865       eputs ("\n");
1866     }
1867   if (g_debug > 3)
1868     {
1869       eputs ("symbols: ");
1870       write_error_ (g_symbols);
1871       eputs ("\n");
1872     }
1873   r3 = cell_vm_begin_expand;
1874   r1 = eval_apply ();
1875   if (g_debug)
1876     {
1877       write_error_ (r1);
1878       eputs ("\n");
1879     }
1880   if (g_debug)
1881     {
1882       eputs ("\ngc stats: [");
1883       eputs (itoa (g_free));
1884       MAX_ARENA_SIZE = 0;
1885       gc (g_stack);
1886       eputs (" => ");
1887       eputs (itoa (g_free));
1888       eputs ("]\n");
1889     }
1890   return 0;
1891 }