mes: Single environment lookup for variables, SICP chapter 3.
[mes.git] / src / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017,2018 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 #include <stdio.h>
22 #include <assert.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <mlibc.h>
26
27 int ARENA_SIZE = 20000000; // 32B: 100 MiB, 64b: 200 MiB
28 #if __MESC__
29 //int MAX_ARENA_SIZE = 89478485; // 32b: ~1GiB
30 int MAX_ARENA_SIZE = 80000000; // 32b: ~1GiB
31 #else
32 int MAX_ARENA_SIZE = 200000000; // 32b: 2GiB, 64b: 4GiB
33 #endif
34
35 int GC_SAFETY = 2000;
36
37 char *g_arena = 0;
38 typedef int SCM;
39
40 int g_debug = 0;
41 int g_free = 0;
42
43 SCM g_continuations = 0;
44 SCM g_symbols = 0;
45 SCM g_stack = 0;
46 // a/env
47 SCM r0 = 0;
48 // param 1
49 SCM r1 = 0;
50 // save 2+load/dump
51 SCM r2 = 0;
52 // continuation
53 SCM r3 = 0;
54 // macro
55 SCM g_macros = 1; // cell_nil
56
57
58 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVARIABLE, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
59
60 #if !_POSIX_SOURCE
61 struct scm {
62   enum type_t type;
63   SCM car;
64   SCM cdr;
65 };
66 struct function {
67   int (*function) (void);
68   int arity;
69   char *name;
70 };
71 #else
72 typedef SCM (*function0_t) (void);
73 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
74 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
75 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
76 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
77 struct function {
78   union {
79     function0_t function0;
80     function1_t function1;
81     function2_t function2;
82     function3_t function3;
83     functionn_t functionn;
84   };
85   int arity;
86   char const *name;
87 };
88 struct scm {
89   enum type_t type;
90   union {
91     char const* name;
92     SCM car;
93     SCM ref;
94     SCM string;
95     SCM variable;
96     int length;
97   };
98   union {
99     int value;
100     int function;
101     SCM cdr;
102     SCM closure;
103     SCM continuation;
104     SCM global_p;
105     SCM macro;
106     SCM vector;
107     int hits;
108   };
109 };
110 #endif
111
112 #if __MESC__
113 //FIXME
114 char *foobar = 0;
115 struct scm *g_cells = foobar;
116 struct scm *g_news = foobar;
117 #else
118 struct scm *g_cells = 0;
119 struct scm *g_news = 0;
120 #endif
121
122 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
123 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
124 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
125 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
126 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
127 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
128 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
129 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
130 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
131 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
132
133 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
134 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
135 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
136 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
137 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
138 struct scm scm_symbol_define = {TSYMBOL, "define",0};
139 struct scm scm_symbol_define_macro = {TSYMBOL, "define-macro",0};
140
141 struct scm scm_symbol_quasiquote = {TSYMBOL, "quasiquote", 0};
142 struct scm scm_symbol_unquote = {TSYMBOL, "unquote", 0};
143 struct scm scm_symbol_unquote_splicing = {TSYMBOL, "unquote-splicing", 0};
144 struct scm scm_symbol_syntax = {TSYMBOL, "syntax",0};
145 struct scm scm_symbol_quasisyntax = {TSYMBOL, "quasisyntax", 0};
146 struct scm scm_symbol_unsyntax = {TSYMBOL, "unsyntax", 0};
147 struct scm scm_symbol_unsyntax_splicing = {TSYMBOL, "unsyntax-splicing", 0};
148
149 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
150
151 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
152 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
153 struct scm scm_symbol_portable_macro_expand = {TSYMBOL, "portable-macro-expand",0};
154 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
155
156 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
157 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
158 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
159 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
160 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
161 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
162 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
163 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
164
165 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
166 struct scm scm_symbol_not_a_number = {TSYMBOL, "not-a-number",0};
167 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
168 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
169 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
170 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
171 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
172
173 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
174 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
175 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
176
177 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
178 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
179 struct scm scm_symbol_pmatch_car = {TSYMBOL, "pmatch-car",0};
180 struct scm scm_symbol_pmatch_cdr = {TSYMBOL, "pmatch-cdr",0};
181
182 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
183 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
184 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
185 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
186 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
187 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
188
189 struct scm scm_vm_eval_pmatch_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-pmatch-car*",0};
190 struct scm scm_vm_eval_pmatch_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-pmatch-cdr*",0};
191 struct scm scm_vm_eval_define = {TSPECIAL, "*vm-eval-define*",0};
192
193 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
194 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-eval*",0};
195 struct scm scm_vm_eval_macro_expand_expand = {TSPECIAL, "*vm:eval-macro-expand-expand*",0};
196 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
197 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
198 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
199 struct scm scm_vm_macro_expand_define = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define*",0};
200 struct scm scm_vm_macro_expand_define_macro = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-define-macro*",0};
201 struct scm scm_vm_macro_expand_lambda = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-lambda*",0};
202 struct scm scm_vm_macro_expand_set_x = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-set!*",0};
203 struct scm scm_vm_begin_expand_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-expand-primitive-load*",0};
204 struct scm scm_vm_begin_primitive_load = {TSPECIAL, "*vm:core:begin-primitive-load*",0};
205 struct scm scm_vm_macro_expand_car = {TSPECIAL, "*vm:core:macro-expand-car*",0};
206 struct scm scm_vm_macro_expand_cdr = {TSPECIAL, "*vm:macro-expand-cdr*",0};
207 struct scm scm_vm_begin_expand = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand*",0};
208 struct scm scm_vm_begin_expand_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-eval*",0};
209 struct scm scm_vm_begin_expand_macro = {TSPECIAL, "*vm:begin-expand-macro*",0};
210 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
211 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
212 struct scm scm_vm_begin_eval = {TSPECIAL, "*vm:begin-eval*",0};
213 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
214 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
215 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
216 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
217 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
218
219 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
220 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
221
222 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
223
224 #if !_POSIX_SOURCE
225 #include "mes.mes.symbols.h"
226 #else
227 #include "mes.symbols.h"
228 #endif
229
230 SCM tmp;
231 SCM tmp_num;
232 SCM tmp_num2;
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_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
308 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
309 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
310 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
311 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
312 #define MAKE_KEYWORD(x) make_cell_ (tmp_num_ (TKEYWORD), x, 0)
313 #define MAKE_MACRO(name, x) make_cell_ (tmp_num_ (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 tmp_num_ (int x)
334 {
335   VALUE (tmp_num) = x;
336   return tmp_num;
337 }
338
339 SCM
340 tmp_num2_ (int x)
341 {
342   VALUE (tmp_num2) = x;
343   return tmp_num2;
344 }
345
346 SCM
347 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
348 {
349   SCM x = alloc (1);
350   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
351   TYPE (x) = VALUE (type);
352   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
353     if (car) CAR (x) = CAR (car);
354     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
355   }
356   else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
357     if (car) CAR (x) = car;
358     if (cdr) CDR (x) = CDR (cdr);
359   }
360   else {
361     CAR (x) = car;
362     CDR (x) = cdr;
363   }
364   return x;
365 }
366
367 SCM
368 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
369 {
370   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
371   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
372   g_symbols = cons (x, g_symbols);
373   return x;
374 }
375
376 SCM
377 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
378 {
379   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b))) {
380     assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
381     assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
382     a = CDR (a);
383     b = CDR (b);
384   }
385   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
386 }
387
388 SCM
389 lookup_symbol_ (SCM s)
390 {
391   SCM x = g_symbols;
392   while (x) {
393     if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t) break;
394     x = CDR (x);
395   }
396   if (x) x = CAR (x);
397   if (!x) x = make_symbol_ (s);
398   return x;
399 }
400
401 SCM
402 type_ (SCM x)
403 {
404   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
405 }
406
407 SCM
408 car_ (SCM x)
409 {
410   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
411           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
412               || TYPE (CAR (x)) == TREF
413               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
414               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
415               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
416 }
417
418 SCM
419 cdr_ (SCM x)
420 {
421   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
422           || TYPE (CDR (x)) == TREF
423           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
424           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
425           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
426 }
427
428 SCM
429 arity_ (SCM x)
430 {
431   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
432   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
433 }
434
435 SCM
436 cons (SCM x, SCM y)
437 {
438   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
439   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
440 }
441
442 SCM
443 car (SCM x)
444 {
445 #if !__MESC_MES__
446   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
447 #endif
448   return CAR (x);
449 }
450
451 SCM
452 cdr (SCM x)
453 {
454 #if !__MESC_MES__
455   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
456 #endif
457   return CDR (x);
458 }
459
460 SCM
461 list (SCM x) ///((arity . n))
462 {
463   return x;
464 }
465
466 SCM
467 null_p (SCM x)
468 {
469   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
470 }
471
472 SCM
473 eq_p (SCM x, SCM y)
474 {
475   return (x == y
476           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
477                && STRING (x) == STRING (y)))
478           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
479               && VALUE (x) == VALUE (y))
480           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
481               && VALUE (x) == VALUE (y)))
482     ? cell_t : cell_f;
483 }
484
485 SCM
486 values (SCM x) ///((arity . n))
487 {
488   SCM v = cons (0, x);
489   TYPE (v) = TVALUES;
490   return v;
491 }
492
493 SCM
494 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
495 {
496   return cons (cons (key, value), alist);
497 }
498
499 SCM
500 length (SCM x)
501 {
502   int n = 0;
503   while (x != cell_nil)
504     {
505       n++;
506       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
507       x = CDR (x);
508     }
509   return MAKE_NUMBER (n);
510 }
511
512 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
513
514 SCM
515 error (SCM key, SCM x)
516 {
517 #if !__MESC_MES__
518   SCM throw;
519   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
520     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
521 #endif
522   display_error_ (key);
523   eputs (": ");
524   write_error_ (x);
525   eputs ("\n");
526   exit (1);
527 }
528
529 SCM
530 cstring_to_list (char const* s)
531 {
532   SCM p = cell_nil;
533   int i = strlen (s);
534   while (i--)
535     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
536   return p;
537 }
538
539 // \f extra lib
540 SCM
541 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
542 {
543   if (e == cell_undefined) 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       display_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) type = "bool";
572   if (f == cell_nil) type = "nil";
573   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
574   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
575   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
576   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
577   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
578
579   if (type)
580     {
581       char *s = "cannot apply: ";
582       eputs (s);
583       eputs (type);
584       eputs ("[");
585       write_error_ (e);
586       eputs ("]\n");
587       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
588       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
589     }
590   return cell_unspecified;
591 }
592
593 SCM
594 gc_push_frame () ///((internal))
595 {
596   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
597   g_stack = cons (frame, g_stack);
598   return g_stack;
599 }
600
601 SCM
602 append2 (SCM x, SCM y)
603 {
604   if (x == cell_nil) return y;
605   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_append2));
606   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
607 }
608
609 SCM
610 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
611 {
612   if (x == cell_nil)
613     return a;
614   if (TYPE (x) != TPAIR)
615     return cons (cons (x, y), a);
616   return cons (cons (car (x), car (y)),
617                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
618 }
619
620 SCM
621 call (SCM fn, SCM x)
622 {
623   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
624       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
625     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
626   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
627       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
628     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
629   switch (FUNCTION (fn).arity)
630     {
631 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
632     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
633     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
634     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
635     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
636     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
637     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
638 #else
639     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
640     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
641     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
642     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
643     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
644 #endif
645     }
646
647   return cell_unspecified;
648 }
649
650 SCM
651 assq (SCM x, SCM a)
652 {
653   switch (TYPE (x))
654     {
655     case TCHAR:
656     case TNUMBER:
657       {
658         SCM v = VALUE (x);
659         while (a != cell_nil && v != VALUE (CAAR (a))) a = CDR (a); break;
660       }
661     case TKEYWORD:
662       {
663         SCM v = STRING (x);
664         while (a != cell_nil && v != STRING (CAAR (a))) a = CDR (a); break;
665       }
666       // case TSYMBOL:
667       // case TSPECIAL:
668     default:
669       while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) a = CDR (a); break;
670     }
671   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
672 }
673
674 SCM
675 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
676 {
677   x = assq (x, a);
678   if (x == cell_f) return cell_undefined;
679   return CDR (x);
680 }
681
682 SCM
683 set_car_x (SCM x, SCM e)
684 {
685   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_car_x));
686   CAR (x) = e;
687   return cell_unspecified;
688 }
689
690 SCM
691 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
692 {
693   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
694   CDR (x) = e;
695   return cell_unspecified;
696 }
697
698 SCM
699 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
700 {
701   SCM p;
702   if (TYPE (x) == TVARIABLE)
703     p = VARIABLE (x);
704   else
705     p = assert_defined (x, assq (x, a));
706   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
707   return set_cdr_x (p, e);
708 }
709
710 SCM
711 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
712 {
713   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
714   r1 = e;
715   r0 = cl;
716   return cell_unspecified;
717 }
718
719 SCM
720 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
721 {
722   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
723 }
724
725 SCM
726 make_variable_ (SCM var, SCM global_p) ///((internal))
727 {
728   return make_cell_ (tmp_num_ (TVARIABLE), var, global_p);
729 }
730
731 SCM
732 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
733 {
734   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
735   SCM m = assq (x, a);
736   if (m != cell_f) return MACRO (CDR (m));
737   return cell_f;
738 }
739
740 SCM
741 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
742 {
743   SCM x = r3;
744   r3 = c;
745   r2 = p2;
746   gc_push_frame ();
747   r1 = p1;
748   r0 = a;
749   r3 = x;
750   return cell_unspecified;
751 }
752
753 SCM
754 gc_peek_frame () ///((internal))
755 {
756   SCM frame = CAR (g_stack);
757   r1 = CAR (frame);
758   r2 = CADR (frame);
759   r3 = CAR (CDDR (frame));
760   r0 = CADR (CDDR (frame));
761   return frame;
762 }
763
764 SCM
765 gc_pop_frame () ///((internal))
766 {
767   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
768   g_stack = CDR (g_stack);
769   return frame;
770 }
771
772 char const* string_to_cstring (SCM s);
773
774 SCM
775 add_formals (SCM formals, SCM x)
776 {
777   while (TYPE (x) == TPAIR)
778     {
779       formals = cons (CAR (x), formals);
780       x = CDR (x);
781     }
782   if (TYPE (x) == TSYMBOL)
783     formals = cons (x, formals);
784   return formals;
785 }
786
787 int
788 formal_p (SCM x, SCM formals) /// ((internal))
789 {
790   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
791     {
792       if (x == formals) return x;
793       else return cell_f;
794     }
795   while (TYPE (formals) == TPAIR && CAR (formals) != x)
796     formals = CDR (formals);
797   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
798     return formals == x;
799   return TYPE (formals) == TPAIR;
800 }
801
802 SCM
803 expand_variable_ (SCM x, SCM formals, int top_p) ///((internal))
804 {
805   while (TYPE (x) == TPAIR)
806     {
807       if (TYPE (CAR (x)) == TPAIR)
808         {
809           if (CAAR (x) == cell_symbol_lambda)
810             {
811               SCM f = CAR (CDAR (x));
812               formals = add_formals (formals, f);
813             }
814           else if (CAAR (x) == cell_symbol_define
815                    || CAAR (x) == cell_symbol_define_macro)
816             {
817               SCM f = CAR (CDAR (x));
818               formals = add_formals (formals, f);
819             }
820           if (CAAR (x) != cell_symbol_quote)
821             expand_variable_ (CAR (x), formals, 0);
822         }
823       else
824         {
825           if (CAR (x) == cell_symbol_lambda)
826             {
827               SCM f = CADR (x);
828               formals = add_formals (formals, f);
829               x = CDR (x);
830             }
831           else if (CAR (x) == cell_symbol_define
832                    || CAR (x) == cell_symbol_define_macro)
833             {
834               SCM f = CADR (x);
835               if (top_p && TYPE (f) == TPAIR)
836                 f = CDR (f);
837               formals = add_formals (formals, f);
838               x = CDR (x);
839             }
840           else if (CAR (x) == cell_symbol_quote)
841             return cell_unspecified;
842           else if (TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
843                    && CAR (x) != cell_begin
844                    && CAR (x) != cell_symbol_begin
845                    && CAR (x) != cell_symbol_current_module
846                    && CAR (x) != cell_symbol_primitive_load
847                    && CAR (x) != cell_symbol_if // HMM
848                    && !formal_p (CAR (x), formals))
849             {
850               SCM v = assq (CAR (x), r0);
851               if (v != cell_f)
852                 CAR (x) = make_variable_ (v, cell_t);
853             }
854         }
855       x = CDR (x);
856       top_p = 0;
857     }
858   return cell_unspecified;
859 }
860
861 SCM
862 expand_variable (SCM x, SCM formals) ///((internal))
863 {
864   return expand_variable_ (x, formals, 1);
865 }
866
867 SCM
868 eval_apply ()
869 {
870  eval_apply:
871   gc_check ();
872   switch (r3)
873     {
874     case cell_vm_evlis: goto evlis;
875     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
876     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
877     case cell_vm_apply: goto apply;
878     case cell_vm_apply2: goto apply2;
879     case cell_vm_eval: goto eval;
880     case cell_vm_eval_pmatch_car: goto eval_pmatch_car;
881     case cell_vm_eval_pmatch_cdr: goto eval_pmatch_cdr;
882     case cell_vm_eval_define: goto eval_define;
883     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
884     case cell_vm_eval_macro_expand_eval: goto eval_macro_expand_eval;
885     case cell_vm_eval_macro_expand_expand: goto eval_macro_expand_expand;
886     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
887     case cell_vm_eval2: goto eval2;
888     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
889     case cell_vm_macro_expand_define: goto macro_expand_define;
890     case cell_vm_macro_expand_define_macro: goto macro_expand_define_macro;
891     case cell_vm_macro_expand_lambda: goto macro_expand_lambda;
892     case cell_vm_macro_expand_set_x: goto macro_expand_set_x;
893     case cell_vm_macro_expand_car: goto macro_expand_car;
894     case cell_vm_macro_expand_cdr: goto macro_expand_cdr;
895     case cell_vm_begin: goto begin;
896     case cell_vm_begin_eval: goto begin_eval;
897     case cell_vm_begin_primitive_load: goto begin_primitive_load;
898     case cell_vm_begin_expand: goto begin_expand;
899     case cell_vm_begin_expand_eval: goto begin_expand_eval;
900     case cell_vm_begin_expand_macro: goto begin_expand_macro;
901     case cell_vm_begin_expand_primitive_load: goto begin_expand_primitive_load;
902     case cell_vm_if: goto vm_if;
903     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
904     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
905     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
906     case cell_vm_return: goto vm_return;
907     case cell_unspecified: return r1;
908     default:
909       assert (0);
910     }
911
912   SCM x = cell_nil;
913  evlis:
914   gc_check ();
915   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
916   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
917   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
918   goto eval;
919  evlis2:
920   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
921   goto evlis;
922  evlis3:
923   r1 = cons (r2, r1);
924   goto vm_return;
925
926  apply:
927   gc_check ();
928   switch (TYPE (CAR (r1)))
929     {
930     case TFUNCTION:
931       {
932         check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
933         r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
934         goto vm_return;
935       }
936     case TCLOSURE:
937       {
938         SCM cl = CLOSURE (CAR (r1));
939         SCM body = CDDR (cl);
940         SCM formals = CADR (cl);
941         SCM args = CDR (r1);
942         SCM aa = CDAR (cl);
943         aa = CDR (aa);
944         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
945         SCM p = pairlis (formals, args, aa);
946         call_lambda (body, p, aa, r0);
947         goto begin;
948       }
949     case TCONTINUATION:
950       {
951         x = r1;
952         g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
953         gc_pop_frame ();
954         r1 = CADR (x);
955         goto eval_apply;
956       }
957     case TSPECIAL:
958       {
959         switch (CAR (r1))
960           {
961           case cell_vm_apply:
962             {
963               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
964               goto apply;
965             }
966           case cell_vm_eval:
967             {
968               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
969               goto eval;
970             }
971           case cell_call_with_current_continuation:
972             {
973               r1 = CDR (r1);
974               goto call_with_current_continuation;
975             }
976           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
977           }
978       }
979     case TSYMBOL:
980       {
981         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
982           {
983             r1 = CDR (r1);
984             goto call_with_values;
985           }
986         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
987           {
988             r1 = r0;
989             goto vm_return;
990           }
991         break;
992       }
993     case TPAIR:
994       {
995         switch (CAAR (r1))
996           {
997           case cell_symbol_lambda:
998             {
999               SCM formals = CADR (CAR (r1));
1000               SCM args = CDR (r1);
1001               SCM body = CDDR (CAR (r1));
1002               SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
1003               check_formals (r1, formals, args);
1004               call_lambda (body, p, p, r0);
1005               goto begin;
1006             }
1007           }
1008       }
1009     }
1010   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
1011   goto eval;
1012  apply2:
1013   check_apply (r1, CAR (r2));
1014   r1 = cons (r1, CDR (r2));
1015   goto apply;
1016
1017  eval:
1018   gc_check ();
1019   switch (TYPE (r1))
1020     {
1021     case TPAIR:
1022       {
1023         switch (CAR (r1))
1024           {
1025           case cell_symbol_pmatch_car:
1026             {
1027               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_car);
1028               goto eval;
1029             eval_pmatch_car:
1030               x = r1;
1031               gc_pop_frame ();
1032               r1 = CAR (x);
1033               goto eval_apply;
1034             }
1035           case cell_symbol_pmatch_cdr:
1036             {
1037               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_cdr);
1038               goto eval;
1039             eval_pmatch_cdr:
1040               x = r1;
1041               gc_pop_frame ();
1042               r1 = CDR (x);
1043               goto eval_apply;
1044             }
1045           case cell_symbol_quote:
1046             {
1047               x = r1;
1048               gc_pop_frame ();
1049               r1 = CADR (x);
1050               goto eval_apply;
1051             }
1052           case cell_symbol_begin: goto begin;
1053           case cell_symbol_lambda:
1054             {
1055               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), r0);
1056               goto vm_return;
1057             }
1058           case cell_symbol_if:
1059             {
1060               r1=CDR (r1);
1061               goto vm_if;
1062             }
1063           case cell_symbol_set_x:
1064             {
1065               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
1066               goto eval;
1067             eval_set_x:
1068               r1 = set_env_x (CADR (r2), r1, r0);
1069               goto vm_return;
1070             }
1071           case cell_vm_macro_expand:
1072             {
1073               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_macro_expand_eval);
1074               goto eval;
1075             eval_macro_expand_eval:
1076               push_cc (r1, r2, r0, cell_vm_eval_macro_expand_expand);
1077               goto macro_expand;
1078             eval_macro_expand_expand:
1079               goto vm_return;
1080             }
1081           default:
1082             {
1083               if (TYPE (r1) == TPAIR
1084                   && (CAR (r1) == cell_symbol_define
1085                       || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro))
1086                 {
1087                   int global_p = CAAR (r0) != cell_closure;
1088                   int macro_p = CAR (r1) == cell_symbol_define_macro;
1089                   if (global_p)
1090                     {
1091                       SCM name = CADR (r1);
1092                       if (TYPE (CADR (r1)) == TPAIR)
1093                         name = CAR (name);
1094                       if (macro_p)
1095                         {
1096                           SCM entry = assq (name, g_macros);
1097                           if (entry == cell_f)
1098                             {
1099                               entry = cons (name, cell_f);
1100                               g_macros = cons (entry, g_macros);
1101                             }
1102                         }
1103                       else
1104                         {
1105                           SCM entry = assq (name, r0);
1106                           if (entry == cell_f)
1107                             {
1108                               entry = cons (name, cell_f);
1109                               SCM aa = cons (entry, cell_nil);
1110                               set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1111                               set_cdr_x (r0, aa);
1112                             }
1113                         }
1114                     }
1115                   r2 = r1;
1116                   if (TYPE (CADR (r1)) != TPAIR)
1117                     {
1118                       push_cc (CAR (CDDR (r1)), r2, cons (cons (CADR (r1), CADR (r1)), r0), cell_vm_eval_define);
1119                       goto eval;
1120                     }
1121                   else
1122                     {
1123                       SCM p = pairlis (CADR (r1), CADR (r1), r0);
1124                       SCM formals = CDR (CADR (r1));
1125                       SCM body = CDDR (r1);
1126
1127                       if (macro_p || global_p) expand_variable (body, formals);
1128                       r1 = cons (cell_symbol_lambda, cons (formals, body));
1129                       push_cc (r1, r2, p, cell_vm_eval_define);
1130                       goto eval;
1131                     }
1132                 eval_define:;
1133                   SCM name = CADR (r2);
1134                   if (TYPE (CADR (r2)) == TPAIR)
1135                     name = CAR (name);
1136                   if (macro_p)
1137                     {
1138                       SCM entry = assq (name, g_macros);
1139                       r1 = MAKE_MACRO (name, r1);
1140                       set_cdr_x (entry, r1);
1141                     }
1142                   else if (global_p)
1143                     {
1144                       SCM entry = assq (name, r0);
1145                       set_cdr_x (entry, r1);
1146                     }
1147                   else
1148                     {
1149                       SCM entry = cons (name, r1);
1150                       SCM aa = cons (entry, cell_nil);
1151                       set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1152                       set_cdr_x (r0, aa);
1153                       SCM cl = assq (cell_closure, r0);
1154                       set_cdr_x (cl, aa);
1155                     }
1156                   r1 = cell_unspecified;
1157                   goto vm_return;
1158                 }
1159               push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func);
1160               goto eval;
1161             eval_check_func:
1162               push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2);
1163               goto evlis;
1164             eval2:
1165               r1 = cons (CAR (r2), r1);
1166               goto apply;
1167             }
1168           }
1169       }
1170     case TSYMBOL:
1171       {
1172         if (r1 == cell_symbol_current_module) goto vm_return;
1173         if (r1 == cell_symbol_begin) // FIXME
1174           {
1175             r1 = cell_begin;
1176             goto vm_return;
1177           }
1178         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
1179         goto vm_return;
1180       }
1181     case TVARIABLE:
1182       {
1183         r1 = CDR (VARIABLE (r1));
1184         goto vm_return;
1185       }
1186     default: goto vm_return;
1187     }
1188
1189  macro_expand:
1190   {
1191     SCM macro;
1192     SCM expanders;
1193
1194     if (TYPE (r1) != TPAIR || CAR (r1) == cell_symbol_quote)
1195       goto vm_return;
1196
1197     if (CAR (r1) == cell_symbol_lambda)
1198       {
1199         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_lambda);
1200         goto macro_expand;
1201       macro_expand_lambda:
1202         CDDR (r2) = r1;
1203         r1 = r2;
1204         goto vm_return;
1205       }
1206
1207     if (TYPE (r1) == TPAIR
1208         && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), g_macros)) != cell_f)
1209       {
1210         r1 = cons (macro, CDR (r1));
1211         push_cc (r1, cell_nil, r0, cell_vm_macro_expand);
1212         goto apply;
1213       }
1214
1215     if (CAR (r1) == cell_symbol_define
1216         || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1217       {
1218         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_define);
1219         goto macro_expand;
1220       macro_expand_define:
1221         CDDR (r2) = r1;
1222         r1 = r2;
1223         if (CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1224           {
1225             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_macro_expand_define_macro);
1226             goto eval;
1227           macro_expand_define_macro:
1228             r1 = r2;
1229           }
1230         goto vm_return;
1231       }
1232
1233     if (CAR (r1) == cell_symbol_set_x)
1234       {
1235         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_set_x);
1236         goto macro_expand;
1237       macro_expand_set_x:
1238         CDDR (r2) = r1;
1239         r1 = r2;
1240         goto vm_return;
1241       }
1242
1243     if (TYPE (r1) == TPAIR
1244         && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
1245         && CAR (r1) != cell_symbol_begin
1246         && ((macro = assq (cell_symbol_portable_macro_expand, g_macros)) != cell_f)
1247         && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
1248         && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
1249       {
1250         SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
1251         r2 = r1;
1252         if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
1253           {
1254             r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
1255             goto apply;
1256           }
1257       }
1258
1259     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_car);
1260     goto macro_expand;
1261
1262   macro_expand_car:
1263     CAR (r2) = r1;
1264     r1 = r2;
1265     if (CDR (r1) == cell_nil)
1266       goto vm_return;
1267
1268     push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_cdr);
1269     goto macro_expand;
1270
1271   macro_expand_cdr:
1272     CDR (r2) = r1;
1273     r1 = r2;
1274
1275     goto vm_return;
1276   }
1277
1278  begin:
1279   x = cell_unspecified;
1280   while (r1 != cell_nil)
1281     {
1282       gc_check ();
1283       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1284         {
1285           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1286             {
1287               SCM program = cons (CAR (r1), cell_nil);
1288               push_cc (program, r1, r0, cell_vm_begin_primitive_load);
1289               goto begin_expand;
1290             begin_primitive_load:
1291               CAR (r2) = r1;
1292               r1 = r2;
1293             }
1294         }
1295
1296       if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
1297         {
1298           if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1299             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1300         }
1301       if (CDR (r1) == cell_nil)
1302         {
1303           r1 = CAR (r1);
1304           goto eval;
1305         }
1306       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_eval);
1307       goto eval;
1308     begin_eval:
1309       x = r1;
1310       r1 = CDR (r2);
1311     }
1312   r1 = x;
1313   goto vm_return;
1314
1315
1316  begin_expand:
1317   x = cell_unspecified;
1318   while (r1 != cell_nil)
1319     {
1320       gc_check ();
1321
1322       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1323         {
1324           if (TYPE (CAR (r1)) == TPAIR && CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1325             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1326           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1327             {
1328               push_cc (CADR (CAR (r1)), r1, r0, cell_vm_begin_expand_primitive_load);
1329               goto eval; // FIXME: expand too?!
1330             begin_expand_primitive_load:;
1331               SCM input; // = current_input_port ();
1332               if (TYPE (r1) == TNUMBER && VALUE (r1) == 0)
1333                 ;
1334               else if (TYPE (r1) == TSTRING)
1335                 input = set_current_input_port (open_input_file (r1));
1336               else
1337                 assert (0);
1338               
1339               push_cc (input, r2, r0, cell_vm_return);
1340               x = read_input_file_env (r0);
1341               gc_pop_frame ();
1342               input = r1;
1343               r1 = x;
1344               set_current_input_port (input);
1345               r1 = cons (cell_symbol_begin, r1);
1346               CAR (r2) = r1;
1347               r1 = r2;
1348               continue;
1349             }
1350         }
1351
1352       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_macro);
1353       goto macro_expand;
1354     begin_expand_macro:
1355       if (r1 != CAR (r2))
1356         {
1357           CAR (r2) = r1;
1358           r1 = r2;
1359           continue;
1360         }
1361       r1 = r2;
1362       expand_variable (CAR (r1), cell_nil);
1363       //eputs ("expanded r1="); write_error_ (CAR (r1)); eputs ("\n");
1364       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_eval);
1365       goto eval;
1366     begin_expand_eval:
1367       x = r1;
1368       r1 = CDR (r2);
1369     }
1370   r1 = x;
1371   goto vm_return;
1372
1373  vm_if:
1374   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
1375   goto eval;
1376  if_expr:
1377   x = r1;
1378   r1 = r2;
1379   if (x != cell_f)
1380     {
1381       r1 = CADR (r1);
1382       goto eval;
1383     }
1384   if (CDDR (r1) != cell_nil)
1385     {
1386       r1 = CAR (CDDR (r1));
1387       goto eval;
1388     }
1389   r1 = cell_unspecified;
1390   goto vm_return;
1391
1392  call_with_current_continuation:
1393   gc_push_frame ();
1394   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
1395   gc_pop_frame ();
1396   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
1397   goto apply;
1398  call_with_current_continuation2:
1399   CONTINUATION (r2) = g_stack;
1400   goto vm_return;
1401
1402  call_with_values:
1403   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
1404   goto apply;
1405  call_with_values2:
1406   if (TYPE (r1) == TVALUES)
1407     r1 = CDR (r1);
1408   r1 = cons (CADR (r2), r1);
1409   goto apply;
1410
1411  vm_return:
1412   x = r1;
1413   gc_pop_frame ();
1414   r1 = x;
1415   goto eval_apply;
1416 }
1417
1418 SCM
1419 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
1420 {
1421   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1422   r3 = cell_vm_apply;
1423   return eval_apply ();
1424 }
1425
1426 SCM
1427 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1428 {
1429   r0 = a;
1430   r1 = MAKE_CHAR (0);
1431   r2 = MAKE_CHAR (0);
1432   r3 = MAKE_CHAR (0);
1433   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1434   return r0;
1435 }
1436
1437 //\f Environment setup
1438
1439 SCM
1440 make_tmps (struct scm* cells)
1441 {
1442   tmp = g_free++;
1443   cells[tmp].type = TCHAR;
1444   tmp_num = g_free++;
1445   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
1446   tmp_num2 = g_free++;
1447   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
1448   return 0;
1449 }
1450
1451 #include "posix.c"
1452 #include "math.c"
1453 #include "lib.c"
1454
1455 //\f Jam Collector
1456 SCM g_symbol_max;
1457
1458 SCM
1459 gc_init_cells () ///((internal))
1460 {
1461   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof (struct scm));
1462
1463   TYPE (0) = TVECTOR;
1464   LENGTH (0) = 1000;
1465   VECTOR (0) = 0;
1466 #if __MESC__
1467   g_cells += sizeof (struct scm);
1468 #else
1469   g_cells++;
1470 #endif
1471   TYPE (0) = TCHAR;
1472   VALUE (0) = 'c';
1473   return 0;
1474 }
1475
1476 SCM
1477 gc_init_news () ///((internal))
1478 {
1479 #if __MESC__
1480   char *p = g_cells;
1481   p -= sizeof (struct scm);
1482   p += ARENA_SIZE * sizeof (struct scm);
1483   g_news = p;
1484 #else
1485   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1486 #endif
1487
1488   NTYPE (0) = TVECTOR;
1489   NLENGTH (0) = 1000;
1490   NVECTOR (0) = 0;
1491 #if __MESC__
1492   g_news += sizeof (struct scm);
1493 #else
1494   g_news++;
1495 #endif
1496   NTYPE (0) = TCHAR;
1497   NVALUE (0) = 'n';
1498   return 0;
1499 }
1500
1501 SCM
1502 mes_symbols () ///((internal))
1503 {
1504   gc_init_cells ();
1505   gc_init_news ();
1506
1507 #if !_POSIX_SOURCE
1508 #include "mes.mes.symbols.i"
1509 #else
1510 #include "mes.symbols.i"
1511 #endif
1512
1513   g_symbol_max = g_free;
1514   make_tmps (g_cells);
1515
1516   g_symbols = 0;
1517   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1518     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1519
1520   SCM a = cell_nil;
1521
1522 #if !_POSIX_SOURCE
1523 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1524 #else
1525 #include "mes.symbol-names.i"
1526 #endif
1527
1528   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1529   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1530
1531   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1532
1533   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1534   a = acons (cell_symbol_quasisyntax, cell_symbol_quasisyntax, a);
1535
1536   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1537   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1538   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1539   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1540
1541 #if __GNUC__
1542   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1543   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1544 #else
1545   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1546   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1547 #endif
1548   a = acons (cell_closure, a, a);
1549
1550   return a;
1551 }
1552
1553 SCM
1554 mes_environment () ///((internal))
1555 {
1556   SCM a = mes_symbols ();
1557   return mes_g_stack (a);
1558 }
1559
1560 SCM
1561 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1562 {
1563 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
1564 #include "mes.mes.i"
1565
1566   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1567 #include "posix.mes.i"
1568 #include "math.mes.i"
1569 #include "lib.mes.i"
1570 #include "vector.mes.i"
1571 #include "gc.mes.i"
1572 #include "reader.mes.i"
1573
1574 #include "gc.mes.environment.i"
1575 #include "lib.mes.environment.i"
1576 #include "math.mes.environment.i"
1577 #include "mes.mes.environment.i"
1578 #include "posix.mes.environment.i"
1579 #include "reader.mes.environment.i"
1580 #include "vector.mes.environment.i"
1581 #else
1582 #include "mes.i"
1583
1584   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1585 #include "posix.i"
1586 #include "math.i"
1587 #include "lib.i"
1588 #include "vector.i"
1589 #include "gc.i"
1590 #include "reader.i"
1591
1592 #include "gc.environment.i"
1593 #include "lib.environment.i"
1594 #include "math.environment.i"
1595 #include "mes.environment.i"
1596 #include "posix.environment.i"
1597 #include "reader.environment.i"
1598 #include "vector.environment.i"
1599 #endif
1600
1601   if (g_debug > 1)
1602     {
1603       fputs ("functions: ", STDERR);
1604       fputs (itoa (g_function), STDERR);
1605       fputs ("\n", STDERR);
1606       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1607         {
1608           fputs ("[", STDERR);
1609           fputs (itoa (i), STDERR);
1610           fputs ("]: ", STDERR);
1611           fputs (g_functions[i].name, STDERR);
1612           fputs ("\n", STDERR);
1613         }
1614       fputs ("\n", STDERR);
1615     }
1616
1617   return a;
1618 }
1619
1620 SCM read_input_file_env (SCM);
1621
1622 SCM
1623 load_env (SCM a) ///((internal))
1624 {
1625   r0 = a;
1626   g_stdin = -1;
1627   char boot[128];
1628   char buf[128];
1629   if (getenv ("MES_BOOT"))
1630     strcpy (boot, getenv ("MES_BOOT"));
1631   else
1632     strcpy (boot, "boot-0.scm");
1633   if (getenv ("MES_PREFIX"))
1634     {
1635       strcpy (buf, getenv ("MES_PREFIX"));
1636       strcpy (buf + strlen (buf), "/module");
1637       strcpy (buf + strlen (buf), "/mes/");
1638       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1639       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1640         {
1641           eputs ("MES_PREFIX reading boot-0:");
1642           eputs (buf);
1643           eputs ("\n");
1644         }
1645       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1646     }
1647   if (g_stdin < 0)
1648     {
1649       char const *prefix = MODULEDIR "mes/";
1650       strcpy (buf, prefix);
1651       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1652       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1653         {
1654           eputs ("MODULEDIR reading boot-0:");
1655           eputs (buf);
1656           eputs ("\n");
1657         }
1658       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1659     }
1660   if (g_stdin < 0)
1661     {
1662       strcpy (buf, "module/mes/");
1663       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1664       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1665         {
1666           eputs (". reading boot-0:");
1667           eputs (buf);
1668           eputs ("\n");
1669         }
1670       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1671     }
1672   if (g_stdin < 0)
1673     {
1674       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1675         {
1676           eputs (". reading boot-0:");
1677           eputs (boot);
1678           eputs ("\n");
1679         }
1680       g_stdin = open (boot, O_RDONLY);
1681     }
1682   if (g_stdin < 0)
1683     {
1684       eputs ("mes: boot failed: no such file: ");
1685       eputs (boot);
1686       eputs ("\n");
1687       exit (1);
1688     }
1689
1690   if (!g_function) r0 = mes_builtins (r0);
1691   r2 = read_input_file_env (r0);
1692   g_stdin = STDIN;
1693   return r2;
1694 }
1695
1696 SCM
1697 bload_env (SCM a) ///((internal))
1698 {
1699 #if __MESC__
1700   char *mo = "mes/read-0-32.mo";
1701   g_stdin = open ("module/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1702   char *read0 = MODULEDIR "mes/read-0-32.mo";
1703   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (read0, O_RDONLY);
1704 #else
1705   char *mo ="mes/read-0.mo";
1706   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1707   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1708 #endif
1709
1710   if (g_stdin < 0) {eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");return 1;} 
1711   assert (getchar () == 'M');
1712   assert (getchar () == 'E');
1713   assert (getchar () == 'S');
1714
1715   if (g_debug) eputs ("*GOT MES*\n");
1716   g_stack = getchar () << 8;
1717   g_stack += getchar ();
1718
1719   char *p = (char*)g_cells;
1720   int c = getchar ();
1721   while (c != EOF)
1722     {
1723       *p++ = c;
1724       c = getchar ();
1725     }
1726   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1727   gc_peek_frame ();
1728   g_symbols = r1;
1729   g_stdin = STDIN;
1730   r0 = mes_builtins (r0);
1731
1732 #if __GNUC__
1733   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1734   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1735 #else
1736   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1737   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1738 #endif
1739
1740   if (g_debug > 1)
1741     {
1742       eputs ("symbols: ");
1743       SCM s = g_symbols;
1744       while (s && s != cell_nil) {
1745         display_error_ (CAR (s));
1746         eputs (" ");
1747         s = CDR (s);
1748       }
1749       eputs ("\n");
1750       eputs ("functions: ");
1751       eputs (itoa (g_function));
1752       eputs ("\n");
1753       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1754         {
1755           eputs ("[");
1756           eputs (itoa (i));
1757           eputs ("]: ");
1758           eputs (g_functions[i].name);
1759           eputs ("\n");
1760         }
1761       //display_error_ (r0);
1762       //puts ("\n");
1763     }
1764   return r2;
1765 }
1766
1767 #include "vector.c"
1768 #include "gc.c"
1769 #include "reader.c"
1770
1771 int
1772 main (int argc, char *argv[])
1773 {
1774   char *p;
1775   if (p = getenv ("MES_DEBUG")) g_debug = atoi (p);
1776   if (g_debug) {eputs (";;; MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1777   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA")) MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1778   if (p = getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (p);
1779   GC_SAFETY = ARENA_SIZE / 400;
1780   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1781   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");return 0;};
1782   g_stdin = STDIN;
1783   g_stdout = STDOUT;
1784   r0 = mes_environment ();
1785
1786   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1787     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1788   g_tiny = argc > 2 && !strcmp (argv[2], "--tiny");
1789   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1790
1791   SCM lst = cell_nil;
1792   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1793   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0); // FIXME
1794   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1795   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1796   if (g_debug > 1)
1797     {
1798       eputs ("program: ");
1799       write_error_ (r1);
1800       eputs ("\n");
1801     }
1802   r3 = cell_vm_begin_expand;
1803   r1 = eval_apply ();
1804   write_error_ (r1);
1805   eputs ("\n");
1806   gc (g_stack);
1807   if (g_debug)
1808     {
1809       eputs ("\ngc stats: [");
1810       eputs (itoa (g_free));
1811       eputs ("]\n");
1812     }
1813   return 0;
1814 }