mescc: move include into share/mlibc, allows installing alongside gcc.
[mes.git] / src / mes.c
1 /* -*-comment-start: "//";comment-end:""-*-
2  * Mes --- Maxwell Equations of Software
3  * Copyright © 2016,2017 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
4  *
5  * This file is part of Mes.
6  *
7  * Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
10  * your option) any later version.
11  *
12  * Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #include <stdio.h>
22 #include <assert.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <mlibc.h>
26
27 int ARENA_SIZE = 100000;
28 int MAX_ARENA_SIZE = 20000000;
29 //int GC_SAFETY_DIV = 400;
30 //int GC_SAFETY = ARENA_SIZE / 400;
31 int GC_SAFETY = 250;
32
33 char *g_arena = 0;
34 typedef int SCM;
35
36 int g_debug = 0;
37 int g_free = 0;
38
39 SCM g_continuations = 0;
40 SCM g_symbols = 0;
41 SCM g_stack = 0;
42 // a/env
43 SCM r0 = 0;
44 // param 1
45 SCM r1 = 0;
46 // save 2+load/dump
47 SCM r2 = 0;
48 // continuation
49 SCM r3 = 0;
50
51 enum type_t {TCHAR, TCLOSURE, TCONTINUATION, TFUNCTION, TKEYWORD, TMACRO, TNUMBER, TPAIR, TREF, TSPECIAL, TSTRING, TSYMBOL, TVALUES, TVECTOR, TBROKEN_HEART};
52
53 #if !_POSIX_SOURCE
54 struct scm {
55   enum type_t type;
56   SCM car;
57   SCM cdr;
58 };
59 struct function {
60   int (*function) (void);
61   int arity;
62   char *name;
63 };
64 #else
65 typedef SCM (*function0_t) (void);
66 typedef SCM (*function1_t) (SCM);
67 typedef SCM (*function2_t) (SCM, SCM);
68 typedef SCM (*function3_t) (SCM, SCM, SCM);
69 typedef SCM (*functionn_t) (SCM);
70 struct function {
71   union {
72     function0_t function0;
73     function1_t function1;
74     function2_t function2;
75     function3_t function3;
76     functionn_t functionn;
77   };
78   int arity;
79   char const *name;
80 };
81 struct scm {
82   enum type_t type;
83   union {
84     char const* name;
85     SCM string;
86     SCM car;
87     SCM ref;
88     int length;
89   };
90   union {
91     int value;
92     int function;
93     SCM cdr;
94     SCM closure;
95     SCM continuation;
96     SCM macro;
97     SCM vector;
98     int hits;
99   };
100 };
101 #endif
102
103 #if __MESC__
104 //FIXME
105 char *foobar = 0;
106 struct scm *g_cells = foobar;
107 struct scm *g_news = foobar;
108 #else
109 struct scm *g_cells = 0;
110 struct scm *g_news = 0;
111 #endif
112
113 struct scm scm_nil = {TSPECIAL, "()",0};
114 struct scm scm_f = {TSPECIAL, "#f",0};
115 struct scm scm_t = {TSPECIAL, "#t",0};
116 struct scm scm_dot = {TSPECIAL, ".",0};
117 struct scm scm_arrow = {TSPECIAL, "=>",0};
118 struct scm scm_undefined = {TSPECIAL, "*undefined*",0};
119 struct scm scm_unspecified = {TSPECIAL, "*unspecified*",0};
120 struct scm scm_closure = {TSPECIAL, "*closure*",0};
121 struct scm scm_circular = {TSPECIAL, "*circular*",0};
122 struct scm scm_begin = {TSPECIAL, "*begin*",0};
123
124 struct scm scm_symbol_dot = {TSYMBOL, "*dot*",0};
125 struct scm scm_symbol_lambda = {TSYMBOL, "lambda",0};
126 struct scm scm_symbol_begin = {TSYMBOL, "begin",0};
127 struct scm scm_symbol_if = {TSYMBOL, "if",0};
128 struct scm scm_symbol_quote = {TSYMBOL, "quote",0};
129 struct scm scm_symbol_set_x = {TSYMBOL, "set!",0};
130
131 struct scm scm_symbol_sc_expand = {TSYMBOL, "sc-expand",0};
132 struct scm scm_symbol_macro_expand = {TSYMBOL, "macro-expand",0};
133 struct scm scm_symbol_sc_expander_alist = {TSYMBOL, "*sc-expander-alist*",0};
134
135 struct scm scm_symbol_call_with_values = {TSYMBOL, "call-with-values",0};
136 struct scm scm_call_with_current_continuation = {TSPECIAL, "*call/cc*",0};
137 struct scm scm_symbol_call_with_current_continuation = {TSYMBOL, "call-with-current-continuation",0};
138 struct scm scm_symbol_current_module = {TSYMBOL, "current-module",0};
139 struct scm scm_symbol_primitive_load = {TSYMBOL, "primitive-load",0};
140 struct scm scm_symbol_read_input_file = {TSYMBOL, "read-input-file",0};
141 struct scm scm_symbol_write = {TSYMBOL, "write",0};
142 struct scm scm_symbol_display = {TSYMBOL, "display",0};
143
144 struct scm scm_symbol_throw = {TSYMBOL, "throw",0};
145 struct scm scm_symbol_not_a_pair = {TSYMBOL, "not-a-pair",0};
146 struct scm scm_symbol_system_error = {TSYMBOL, "system-error",0};
147 struct scm scm_symbol_wrong_number_of_args = {TSYMBOL, "wrong-number-of-args",0};
148 struct scm scm_symbol_wrong_type_arg = {TSYMBOL, "wrong-type-arg",0};
149 struct scm scm_symbol_unbound_variable = {TSYMBOL, "unbound-variable",0};
150
151 struct scm scm_symbol_argv = {TSYMBOL, "%argv",0};
152 struct scm scm_symbol_mes_prefix = {TSYMBOL, "%prefix",0};
153 struct scm scm_symbol_mes_version = {TSYMBOL, "%version",0};
154
155 struct scm scm_symbol_car = {TSYMBOL, "car",0};
156 struct scm scm_symbol_cdr = {TSYMBOL, "cdr",0};
157 struct scm scm_symbol_null_p = {TSYMBOL, "null?",0};
158 struct scm scm_symbol_eq_p = {TSYMBOL, "eq?",0};
159 struct scm scm_symbol_cons = {TSYMBOL, "cons",0};
160
161 struct scm scm_vm_evlis = {TSPECIAL, "*vm-evlis*",0};
162 struct scm scm_vm_evlis2 = {TSPECIAL, "*vm-evlis2*",0};
163 struct scm scm_vm_evlis3 = {TSPECIAL, "*vm-evlis3*",0};
164 struct scm scm_vm_apply = {TSPECIAL, "core:apply",0};
165 struct scm scm_vm_apply2 = {TSPECIAL, "*vm-apply2*",0};
166 struct scm scm_vm_eval = {TSPECIAL, "core:eval",0};
167
168 //FIXED_PRIMITIVES
169 struct scm scm_vm_eval_car = {TSPECIAL, "*vm-eval-car*",0};
170 struct scm scm_vm_eval_cdr = {TSPECIAL, "*vm-eval-cdr*",0};
171 struct scm scm_vm_eval_cons = {TSPECIAL, "*vm-eval-cons*",0};
172 struct scm scm_vm_eval_null_p = {TSPECIAL, "*vm-eval-null-p*",0};
173
174 struct scm scm_vm_eval_set_x = {TSPECIAL, "*vm-eval-set!*",0};
175 struct scm scm_vm_eval_macro = {TSPECIAL, "*vm-eval-macro*",0};
176 struct scm scm_vm_eval_check_func = {TSPECIAL, "*vm-eval-check-func*",0};
177 struct scm scm_vm_eval2 = {TSPECIAL, "*vm-eval2*",0};
178 struct scm scm_vm_macro_expand = {TSPECIAL, "core:macro-expand",0};
179 struct scm scm_vm_begin = {TSPECIAL, "*vm-begin*",0};
180 struct scm scm_vm_begin_read_input_file = {TSPECIAL, "*vm-begin-read-input-file*",0};
181 struct scm scm_vm_begin2 = {TSPECIAL, "*vm-begin2*",0};
182 struct scm scm_vm_if = {TSPECIAL, "*vm-if*",0};
183 struct scm scm_vm_if_expr = {TSPECIAL, "*vm-if-expr*",0};
184 struct scm scm_vm_call_with_values2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-values2*",0};
185 struct scm scm_vm_call_with_current_continuation2 = {TSPECIAL, "*vm-call-with-current-continuation2*",0};
186 struct scm scm_vm_return = {TSPECIAL, "*vm-return*",0};
187
188 struct scm scm_symbol_gnuc = {TSYMBOL, "%gnuc",0};
189 struct scm scm_symbol_mesc = {TSYMBOL, "%mesc",0};
190
191 struct scm scm_test = {TSYMBOL, "test",0};
192
193 #if !_POSIX_SOURCE
194 #include "mes.mes.symbols.h"
195 #else
196 #include "mes.symbols.h"
197 #endif
198
199 SCM tmp;
200 SCM tmp_num;
201 SCM tmp_num2;
202
203 struct function g_functions[200];
204 int g_function = 0;
205
206 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
207 #include "gc.mes.h"
208 #include "lib.mes.h"
209 #include "math.mes.h"
210 #include "mes.mes.h"
211 #include "posix.mes.h"
212 #include "reader.mes.h"
213 #include "vector.mes.h"
214 #else
215 #include "gc.h"
216 #include "lib.h"
217 #include "math.h"
218 #include "mes.h"
219 #include "posix.h"
220 #include "reader.h"
221 #include "vector.h"
222 #endif
223
224 #define TYPE(x) g_cells[x].type
225 #define CAR(x) g_cells[x].car
226 #define CDR(x) g_cells[x].cdr
227
228 #define NTYPE(x) g_news[x].type
229 #define NCAR(x) g_news[x].car
230 #define NCDR(x) g_news[x].cdr
231
232 #if !_POSIX_SOURCE
233 #define LENGTH(x) g_cells[x].car
234 #define REF(x) g_cells[x].car
235 #define STRING(x) g_cells[x].car
236
237 #define CLOSURE(x) g_cells[x].cdr
238 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
239
240 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].cdr]
241 #define MACRO(x) g_cells[x].cdr
242 #define VALUE(x) g_cells[x].cdr
243 #define VECTOR(x) g_cells[x].cdr
244
245 #define NLENGTH(x) g_news[x].car
246
247 #define NVALUE(x) g_news[x].cdr
248 #define NVECTOR(x) g_news[x].cdr
249
250 #else
251 #define CONTINUATION(x) g_cells[x].cdr
252 #define HITS(x) g_cells[x].hits
253 #define LENGTH(x) g_cells[x].length
254 #define NAME(x) g_cells[x].name
255 #define STRING(x) g_cells[x].string
256 #define CLOSURE(x) g_cells[x].closure
257 #define MACRO(x) g_cells[x].macro
258 #define REF(x) g_cells[x].ref
259 #define VALUE(x) g_cells[x].value
260 #define VECTOR(x) g_cells[x].vector
261 #define FUNCTION(x) g_functions[g_cells[x].function]
262
263 #define NLENGTH(x) g_news[x].length
264
265 #define NVALUE(x) g_news[x].value
266 #define NVECTOR(x) g_news[x].vector
267 #endif
268
269 #define MAKE_CHAR(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCHAR), 0, tmp_num2_ (n))
270 #define MAKE_CONTINUATION(n) make_cell_ (tmp_num_ (TCONTINUATION), n, g_stack)
271 #define MAKE_NUMBER(n) make_cell_ (tmp_num_ (TNUMBER), 0, tmp_num2_ (n))
272 #define MAKE_REF(n) make_cell_ (tmp_num_ (TREF), n, 0)
273 #define MAKE_STRING(x) make_cell_ (tmp_num_ (TSTRING), x, 0)
274
275 #define CAAR(x) CAR (CAR (x))
276 #define CADR(x) CAR (CDR (x))
277 #define CDAR(x) CDR (CAR (x))
278 #define CDDR(x) CDR (CDR (x))
279 #define CADAR(x) CAR (CDR (CAR (x)))
280 #define CADDR(x) CAR (CDR (CDR (x)))
281 #define CDADAR(x) CAR (CDR (CAR (CDR (x))))
282
283 SCM
284 alloc (int n)
285 {
286   assert (g_free + n < ARENA_SIZE);
287   SCM x = g_free;
288   g_free += n;
289   return x;
290 }
291
292 SCM
293 tmp_num_ (int x)
294 {
295   VALUE (tmp_num) = x;
296   return tmp_num;
297 }
298
299 SCM
300 tmp_num2_ (int x)
301 {
302   VALUE (tmp_num2) = x;
303   return tmp_num2;
304 }
305
306 SCM
307 make_cell_ (SCM type, SCM car, SCM cdr)
308 {
309   SCM x = alloc (1);
310   assert (TYPE (type) == TNUMBER);
311   TYPE (x) = VALUE (type);
312   if (VALUE (type) == TCHAR || VALUE (type) == TNUMBER) {
313     if (car) CAR (x) = CAR (car);
314     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
315   }
316   else if (VALUE (type) == TFUNCTION) {
317     if (car) CAR (x) = car;
318     if (cdr) CDR(x) = CDR(cdr);
319   }
320   else {
321     CAR (x) = car;
322     CDR(x) = cdr;
323   }
324   return x;
325 }
326
327 SCM
328 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
329 {
330   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
331   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
332   g_symbols = cons (x, g_symbols);
333   return x;
334 }
335
336 SCM
337 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
338 {
339   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b))) {
340     assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
341     assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
342     a = CDR (a);
343     b = CDR (b);
344   }
345   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
346 }
347
348 SCM
349 lookup_symbol_ (SCM s)
350 {
351   SCM x = g_symbols;
352   while (x) {
353     if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t) break;
354     x = CDR (x);
355   }
356   if (x) x = CAR (x);
357   if (!x) x = make_symbol_ (s);
358   return x;
359 }
360
361 SCM
362 type_ (SCM x)
363 {
364   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
365 }
366
367 SCM
368 car_ (SCM x)
369 {
370   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
371           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
372               || TYPE (CAR (x)) == TREF
373               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
374               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
375               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
376 }
377
378 SCM
379 cdr_ (SCM x)
380 {
381   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
382           || TYPE (CDR (x)) == TREF
383           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
384           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
385           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
386 }
387
388 SCM
389 arity_ (SCM x)
390 {
391   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
392   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
393 }
394
395 SCM
396 cons (SCM x, SCM y)
397 {
398   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
399   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
400 }
401
402 SCM
403 car (SCM x)
404 {
405 #if !__MESC_MES__
406   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
407 #endif
408   return CAR (x);
409 }
410
411 SCM
412 cdr (SCM x)
413 {
414 #if !__MESC_MES__
415   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
416 #endif
417   return CDR (x);
418 }
419
420 SCM
421 list (SCM x) ///((arity . n))
422 {
423   return x;
424 }
425
426 SCM
427 null_p (SCM x)
428 {
429   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
430 }
431
432 SCM
433 eq_p (SCM x, SCM y)
434 {
435   return (x == y
436           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
437                && STRING (x) == STRING (y)))
438           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
439               && VALUE (x) == VALUE (y))
440           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
441               && VALUE (x) == VALUE (y)))
442     ? cell_t : cell_f;
443 }
444
445 SCM
446 values (SCM x) ///((arity . n))
447 {
448   SCM v = cons (0, x);
449   TYPE (v) = TVALUES;
450   return v;
451 }
452
453 SCM
454 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
455 {
456   return cons (cons (key, value), alist);
457 }
458
459 SCM
460 length (SCM x)
461 {
462   int n = 0;
463   while (x != cell_nil)
464     {
465       n++;
466       if (TYPE (x) != TPAIR) return MAKE_NUMBER (-1);
467       x = CDR (x);
468     }
469   return MAKE_NUMBER (n);
470 }
471
472 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
473
474 SCM
475 error (SCM key, SCM x)
476 {
477 #if !__MESC_MES__
478   SCM throw;
479   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
480     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
481 #endif
482   display_error_ (key);
483   eputs (": ");
484   display_error_ (x);
485   eputs ("\n");
486   exit (1);
487 }
488
489 SCM
490 cstring_to_list (char const* s)
491 {
492   SCM p = cell_nil;
493   int i = strlen (s);
494   while (i--)
495     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
496   return p;
497 }
498
499 // \f extra lib
500 SCM
501 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
502 {
503   if (e == cell_undefined) return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
504   return e;
505 }
506
507 SCM
508 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
509 {
510   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
511   int alen = VALUE (length (args));
512   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
513     {
514       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
515       eputs (s);
516       eputs (itoa (flen));
517       eputs (", got: ");
518       eputs (itoa (alen));
519       eputs ("\n");
520       display_error_ (f);
521       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
522       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
523     }
524   return cell_unspecified;
525 }
526
527 SCM
528 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
529 {
530   char* type = 0;
531   if (f == cell_f || f == cell_t) type = "bool";
532   if (f == cell_nil) type = "nil";
533   if (f == cell_unspecified) type = "*unspecified*";
534   if (f == cell_undefined) type = "*undefined*";
535   if (TYPE (f) == TCHAR) type = "char";
536   if (TYPE (f) == TNUMBER) type = "number";
537   if (TYPE (f) == TSTRING) type = "string";
538
539   if (type)
540     {
541       char *s = "cannot apply: ";
542       eputs (s);
543       eputs (type);
544       eputs ("[");
545       display_error_ (e);
546       eputs ("]\n");
547       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
548       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
549     }
550   return cell_unspecified;
551 }
552
553 SCM
554 gc_push_frame () ///((internal))
555 {
556   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
557   g_stack = cons (frame, g_stack);
558   return g_stack;
559 }
560
561 SCM
562 append2 (SCM x, SCM y)
563 {
564   if (x == cell_nil) return y;
565   assert (TYPE (x) == TPAIR);
566   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
567 }
568
569 SCM
570 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
571 {
572   if (x == cell_nil)
573     return a;
574   if (TYPE (x) != TPAIR)
575     return cons (cons (x, y), a);
576   return cons (cons (car (x), car (y)),
577                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
578 }
579
580 SCM
581 call (SCM fn, SCM x)
582 {
583   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
584       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
585     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
586   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
587       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
588     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
589   switch (FUNCTION (fn).arity)
590     {
591 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
592     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
593     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
594     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
595     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
596     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
597     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
598 #else
599     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
600     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
601     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
602     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
603     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
604 #endif
605     }
606
607   return cell_unspecified;
608 }
609
610 SCM
611 assq (SCM x, SCM a)
612 {
613   //FIXME: move into fast-non eq_p-ing assq core:assq?
614   //while (a != cell_nil && x != CAAR (a)) a = CDR (a);
615   while (a != cell_nil && eq_p (x, CAAR (a)) == cell_f) a = CDR (a);
616   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
617 }
618
619 SCM
620 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
621 {
622   x = assq (x, a);
623   if (x == cell_f) return cell_undefined;
624   return CDR (x);
625 }
626
627 SCM
628 set_car_x (SCM x, SCM e)
629 {
630   assert (TYPE (x) == TPAIR);
631   CAR (x) = e;
632   return cell_unspecified;
633 }
634
635 SCM
636 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
637 {
638   if (TYPE (x) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
639   CDR (x) = e;
640   return cell_unspecified;
641 }
642
643 SCM
644 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
645 {
646   SCM p = assert_defined (x, assq (x, a));
647   if (TYPE (p) != TPAIR) error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
648   return set_cdr_x (p, e);
649 }
650
651 SCM
652 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
653 {
654   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
655   r1 = e;
656   r0 = cl;
657   return cell_unspecified;
658 }
659
660 SCM
661 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
662 {
663   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
664 }
665
666 SCM
667 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
668 {
669   if (TYPE (x) != TSYMBOL) return cell_f;
670   SCM m = assq_ref_env (x, a);
671   if (TYPE (m) == TMACRO) return MACRO (m);
672   return cell_f;
673 }
674
675 SCM
676 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
677 {
678   SCM x = r3;
679   r3 = c;
680   r2 = p2;
681   gc_push_frame ();
682   r1 = p1;
683   r0 = a;
684   r3 = x;
685   return cell_unspecified;
686 }
687
688 SCM
689 gc_peek_frame () ///((internal))
690 {
691   SCM frame = CAR (g_stack);
692   r1 = CAR (frame);
693   r2 = CADR (frame);
694   r3 = CAR (CDDR (frame));
695   r0 = CADR (CDDR (frame));
696   return frame;
697 }
698
699 SCM
700 gc_pop_frame () ///((internal))
701 {
702   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
703   g_stack = CDR (g_stack);
704   return frame;
705 }
706
707 SCM
708 eval_apply ()
709 {
710  eval_apply:
711   gc_check ();
712   switch (r3)
713     {
714     case cell_vm_evlis: goto evlis;
715     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
716     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
717     case cell_vm_apply: goto apply;
718     case cell_vm_apply2: goto apply2;
719     case cell_vm_eval: goto eval;
720 #if FIXED_PRIMITIVES
721     case cell_vm_eval_car: goto eval_car;
722     case cell_vm_eval_cdr: goto eval_cdr;
723     case cell_vm_eval_cons: goto eval_cons;
724     case cell_vm_eval_null_p: goto eval_null_p;
725 #endif
726     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
727     case cell_vm_eval_macro: goto eval_macro;
728     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
729     case cell_vm_eval2: goto eval2;
730     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
731     case cell_vm_begin: goto begin;
732     case cell_vm_begin_read_input_file: goto begin_read_input_file;
733     case cell_vm_begin2: goto begin2;
734     case cell_vm_if: goto vm_if;
735     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
736     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
737     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
738     case cell_vm_return: goto vm_return;
739     case cell_unspecified: return r1;
740     default:
741       assert (0);
742     }
743
744   SCM x = cell_nil;
745  evlis:
746   gc_check ();
747   if (r1 == cell_nil) goto vm_return;
748   if (TYPE (r1) != TPAIR) goto eval;
749   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
750   goto eval;
751  evlis2:
752   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
753   goto evlis;
754  evlis3:
755   r1 = cons (r2, r1);
756   goto vm_return;
757
758  apply:
759   gc_check ();
760   switch (TYPE (CAR (r1)))
761     {
762     case TFUNCTION: {
763       check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
764       r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
765       goto vm_return;
766     }
767     case TCLOSURE:
768       {
769         SCM cl = CLOSURE (CAR (r1));
770         SCM formals = CADR (cl);
771         SCM body = CDDR (cl);
772         SCM aa = CDAR (cl);
773         aa = CDR (aa);
774         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
775         SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), aa);
776         call_lambda (body, p, aa, r0);
777         goto begin;
778       }
779       case TCONTINUATION:
780         {
781           x = r1;
782           g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
783           gc_pop_frame ();
784           r1 = CADR (x);
785           goto eval_apply;
786         }
787     case TSPECIAL:
788       {
789         switch (CAR (r1))
790           {
791           case cell_vm_apply:
792             {
793               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
794               goto apply;
795             }
796           case cell_vm_eval:
797             {
798               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
799               goto eval;
800             }
801           case cell_call_with_current_continuation:
802             {
803               r1 = CDR (r1);
804               goto call_with_current_continuation;
805             }
806           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
807           }
808       }
809     case TSYMBOL:
810       {
811         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
812           {
813             r1 = CDR (r1);
814             goto call_with_values;
815           }
816         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
817           {
818             r1 = r0;
819             goto vm_return;
820           }
821         break;
822       }
823     case TPAIR:
824       {
825         switch (CAAR (r1))
826           {
827           case cell_symbol_lambda:
828             {
829               SCM formals = CADR (CAR (r1));
830               SCM body = CDDR (CAR (r1));
831               SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
832               check_formals (r1, formals, CDR (r1));
833               call_lambda (body, p, p, r0);
834               goto begin;
835             }
836           }
837       }
838     }
839   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
840   goto eval;
841  apply2:
842   check_apply (r1, CAR (r2));
843   r1 = cons (r1, CDR (r2));
844   goto apply;
845
846  eval:
847   gc_check ();
848   switch (TYPE (r1))
849     {
850     case TPAIR:
851       {
852         switch (CAR (r1))
853           {
854 #if FIXED_PRIMITIVES
855           case cell_symbol_car:
856             {
857               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_car); goto eval;
858             eval_car:
859               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CAR (x); goto eval_apply;
860             }
861           case cell_symbol_cdr:
862             {
863               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cdr); goto eval;
864             eval_cdr:
865               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CDR (x); goto eval_apply;
866             }
867           case cell_symbol_cons: {
868             push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_cons); goto evlis;
869             eval_cons:
870             x = r1;
871             gc_pop_frame ();
872             r1 = cons (CAR (x), CADR (x));
873             goto eval_apply;
874           }
875           case cell_symbol_null_p:
876             {
877               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_null_p);
878               goto eval;
879             eval_null_p:
880               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = null_p (x); goto eval_apply;
881             }
882 #endif // FIXED_PRIMITIVES
883           case cell_symbol_quote:
884             {
885               x = r1; gc_pop_frame (); r1 = CADR (x); goto eval_apply;
886             }
887           case cell_symbol_begin: goto begin;
888           case cell_symbol_lambda:
889             {
890               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), assq (cell_closure, r0));
891               goto vm_return;
892             }
893           case cell_symbol_if: {r1=CDR (r1); goto vm_if;}
894           case cell_symbol_set_x:
895             {
896               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
897               goto eval;
898             eval_set_x:
899               x = r2;
900               r1 = set_env_x (CADR (x), r1, r0);
901               goto vm_return;
902             }
903           case cell_vm_macro_expand:
904             {
905               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_return);
906               goto macro_expand;
907             }
908           default: {
909             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_eval_macro);
910             goto macro_expand;
911             eval_macro:
912             if (r1 != r2)
913               {
914                 if (TYPE (r1) == TPAIR)
915                   {
916                     set_cdr_x (r2, CDR (r1));
917                     set_car_x (r2, CAR (r1));
918                   }
919                 goto eval;
920               }
921             push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func); goto eval;
922             eval_check_func:
923             push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2); goto evlis;
924             eval2:
925             r1 = cons (CAR (r2), r1);
926             goto apply;
927           }
928           }
929       }
930     case TSYMBOL:
931       {
932         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
933         goto vm_return;
934       }
935     default: goto vm_return;
936     }
937
938   SCM macro;
939   SCM expanders;
940  macro_expand:
941   if (TYPE (r1) == TPAIR
942       && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), r0)) != cell_f)
943     {
944       r1 = cons (macro, CDR (r1));
945       goto apply;
946     }
947   else if (TYPE (r1) == TPAIR
948            && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
949            && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
950            && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
951     {
952       SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
953       if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
954         {
955           r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
956           goto apply;
957         }
958     }
959   goto vm_return;
960
961  begin:
962   x = cell_unspecified;
963   while (r1 != cell_nil) {
964     gc_check ();
965     if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
966       {
967         if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
968           r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
969         else if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
970           {
971             push_cc (cons (cell_symbol_read_input_file, cell_nil), r1, r0, cell_vm_begin_read_input_file);
972             goto apply;
973           begin_read_input_file:
974             r1 = append2 (r1, CDR (r2));
975           }
976       }
977     if (CDR (r1) == cell_nil)
978       {
979         r1 = CAR (r1);
980         goto eval;
981       }
982     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin2);
983     goto eval;
984   begin2:
985     x = r1;
986     r1 = CDR (r2);
987   }
988   r1 = x;
989   goto vm_return;
990
991  vm_if:
992   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
993   goto eval;
994  if_expr:
995   x = r1;
996   r1 = r2;
997   if (x != cell_f)
998     {
999       r1 = CADR (r1);
1000       goto eval;
1001     }
1002   if (CDDR (r1) != cell_nil)
1003     {
1004       r1 = CAR (CDDR (r1));
1005       goto eval;
1006     }
1007   r1 = cell_unspecified;
1008   goto vm_return;
1009
1010  call_with_current_continuation:
1011   gc_push_frame ();
1012   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
1013   gc_pop_frame ();
1014   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
1015   goto apply;
1016  call_with_current_continuation2:
1017   CONTINUATION (r2) = g_stack;
1018   goto vm_return;
1019
1020  call_with_values:
1021   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
1022   goto apply;
1023  call_with_values2:
1024   if (TYPE (r1) == TVALUES)
1025     r1 = CDR (r1);
1026   r1 = cons (CADR (r2), r1);
1027   goto apply;
1028
1029  vm_return:
1030   x = r1;
1031   gc_pop_frame ();
1032   r1 = x;
1033   goto eval_apply;
1034 }
1035
1036 SCM
1037 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
1038 {
1039   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1040   r3 = cell_vm_apply;
1041   return eval_apply ();
1042 }
1043
1044 SCM
1045 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1046 {
1047   r0 = a;
1048   r1 = MAKE_CHAR (0);
1049   r2 = MAKE_CHAR (0);
1050   r3 = MAKE_CHAR (0);
1051   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1052   return r0;
1053 }
1054
1055 //\f Environment setup
1056
1057 SCM
1058 make_tmps (struct scm* cells)
1059 {
1060   tmp = g_free++;
1061   cells[tmp].type = TCHAR;
1062   tmp_num = g_free++;
1063   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
1064   tmp_num2 = g_free++;
1065   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
1066   return 0;
1067 }
1068
1069 #include "posix.c"
1070 #include "math.c"
1071 #include "lib.c"
1072
1073 //\f Jam Collector
1074 SCM g_symbol_max;
1075
1076 SCM
1077 gc_init_cells () ///((internal))
1078 {
1079   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof (struct scm));
1080
1081   TYPE (0) = TVECTOR;
1082   LENGTH (0) = 1000;
1083   VECTOR (0) = 0;
1084 #if __MESC__
1085   g_cells += sizeof (struct scm);
1086 #else
1087   g_cells++;
1088 #endif
1089   TYPE (0) = TCHAR;
1090   VALUE (0) = 'c';
1091   return 0;
1092 }
1093
1094 SCM
1095 gc_init_news () ///((internal))
1096 {
1097 #if __MESC__
1098   char *p = g_cells;
1099   p -= sizeof (struct scm);
1100   p += ARENA_SIZE * sizeof (struct scm);
1101   g_news = p;
1102 #else
1103   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1104 #endif
1105
1106   NTYPE (0) = TVECTOR;
1107   NLENGTH (0) = 1000;
1108   NVECTOR (0) = 0;
1109 #if __MESC__
1110   g_news += sizeof (struct scm);
1111 #else
1112   g_news++;
1113 #endif
1114   NTYPE (0) = TCHAR;
1115   NVALUE (0) = 'n';
1116   return 0;
1117 }
1118
1119 SCM
1120 mes_symbols () ///((internal))
1121 {
1122   gc_init_cells ();
1123   gc_init_news ();
1124
1125 #if !_POSIX_SOURCE
1126 #include "mes.mes.symbols.i"
1127 #else
1128 #include "mes.symbols.i"
1129 #endif
1130
1131   g_symbol_max = g_free;
1132   make_tmps (g_cells);
1133
1134   g_symbols = 0;
1135   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1136     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1137
1138   SCM a = cell_nil;
1139
1140 #if !_POSIX_SOURCE
1141 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1142 #else
1143 #include "mes.symbol-names.i"
1144 #endif
1145
1146   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1147   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1148
1149   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1150   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1151   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1152   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1153   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1154   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1155
1156 #if __GNUC__
1157   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1158   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1159 #else
1160   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1161   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1162 #endif
1163
1164   a = acons (cell_closure, a, a);
1165
1166   return a;
1167 }
1168
1169 SCM
1170 mes_environment () ///((internal))
1171 {
1172   SCM a = mes_symbols ();
1173   return mes_g_stack (a);
1174 }
1175
1176 SCM
1177 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1178 {
1179 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
1180 #include "mes.mes.i"
1181
1182 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1183 #include "posix.mes.i"
1184 #include "math.mes.i"
1185 #include "lib.mes.i"
1186 #include "vector.mes.i"
1187 #include "gc.mes.i"
1188 #include "reader.mes.i"
1189
1190 #include "gc.mes.environment.i"
1191 #include "lib.mes.environment.i"
1192 #include "math.mes.environment.i"
1193 #include "mes.mes.environment.i"
1194 #include "posix.mes.environment.i"
1195 #include "reader.mes.environment.i"
1196 #include "vector.mes.environment.i"
1197 #else
1198 #include "mes.i"
1199
1200 // Do not sort: Order of these includes define builtins
1201 #include "posix.i"
1202 #include "math.i"
1203 #include "lib.i"
1204 #include "vector.i"
1205 #include "gc.i"
1206 #include "reader.i"
1207
1208 #include "gc.environment.i"
1209 #include "lib.environment.i"
1210 #include "math.environment.i"
1211 #include "mes.environment.i"
1212 #include "posix.environment.i"
1213 #include "reader.environment.i"
1214 #include "vector.environment.i"
1215 #endif
1216
1217   if (g_debug > 1)
1218     {
1219       fputs ("functions: ", STDERR);
1220       fputs (itoa (g_function), STDERR);
1221       fputs ("\n", STDERR);
1222       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1223         {
1224           fputs ("[", STDERR);
1225           fputs (itoa (i), STDERR);
1226           fputs ("]: ", STDERR);
1227           fputs (g_functions[i].name, STDERR);
1228           fputs ("\n", STDERR);
1229         }
1230       fputs ("\n", STDERR);
1231     }
1232
1233   return a;
1234 }
1235
1236 SCM read_input_file_env (SCM);
1237
1238 SCM
1239 load_env (SCM a) ///((internal))
1240 {
1241   r0 = a;
1242   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mes", O_RDONLY);
1243   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "/mes/read-0.mes", O_RDONLY);
1244   if (!g_function) r0 = mes_builtins (r0);
1245   r2 = read_input_file_env (r0);
1246   g_stdin = STDIN;
1247   return r2;
1248 }
1249
1250 SCM
1251 bload_env (SCM a) ///((internal))
1252 {
1253 #if __MESC__
1254   char *mo = "mes/read-0-32.mo";
1255   g_stdin = open ("module/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1256   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1257 #else
1258   char *mo ="mes/read-0.mo";
1259   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1260   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1261 #endif
1262
1263   if (g_stdin < 0) {eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");return 1;} 
1264   assert (getchar () == 'M');
1265   assert (getchar () == 'E');
1266   assert (getchar () == 'S');
1267
1268   if (g_debug) eputs ("*GOT MES*\n");
1269   g_stack = getchar () << 8;
1270   g_stack += getchar ();
1271
1272   char *p = (char*)g_cells;
1273   int c = getchar ();
1274   while (c != EOF)
1275     {
1276       *p++ = c;
1277       c = getchar ();
1278     }
1279   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1280   gc_peek_frame ();
1281   g_symbols = r1;
1282   g_stdin = STDIN;
1283   r0 = mes_builtins (r0);
1284
1285 #if __GNUC__
1286   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1287   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1288 #else
1289   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1290   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1291 #endif
1292
1293   if (g_debug > 1)
1294     {
1295       eputs ("symbols: ");
1296       SCM s = g_symbols;
1297       while (s && s != cell_nil) {
1298         display_error_ (CAR (s));
1299         eputs (" ");
1300         s = CDR (s);
1301       }
1302       eputs ("\n");
1303       eputs ("functions: ");
1304       eputs (itoa (g_function));
1305       eputs ("\n");
1306       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1307         {
1308           eputs ("[");
1309           eputs (itoa (i));
1310           eputs ("]: ");
1311           eputs (g_functions[i].name);
1312           eputs ("\n");
1313         }
1314       //display_error_ (r0);
1315       //puts ("\n");
1316     }
1317   return r2;
1318 }
1319
1320 #include "vector.c"
1321 #include "gc.c"
1322 #include "reader.c"
1323
1324 int
1325 main (int argc, char *argv[])
1326 {
1327   char *p;
1328   if (p = getenv ("MES_DEBUG")) g_debug = atoi (p);
1329   if (g_debug) {eputs (";;; MODULEDIR=");eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");}
1330   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA")) MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1331   if (p = getenv ("MES_ARENA")) ARENA_SIZE = atoi (p);
1332   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help")) return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1333   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version")) {puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");return 0;};
1334   g_stdin = STDIN;
1335   g_stdout = STDOUT;
1336   r0 = mes_environment ();
1337
1338   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1339     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1340   g_tiny = argc > 2 && !strcmp (argv[2], "--tiny");
1341   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump")) return dump ();
1342
1343   SCM lst = cell_nil;
1344   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1345   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1346   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1347   if (g_debug > 1)
1348     {
1349       eputs ("program: ");
1350       display_error_ (r1);
1351       eputs ("\n");
1352     }
1353   r3 = cell_vm_begin;
1354   r1 = eval_apply ();
1355   display_error_ (r1);
1356   eputs ("\n");
1357   gc (g_stack);
1358   if (g_debug)
1359     {
1360       eputs ("\nstats: [");
1361       eputs (itoa (g_free));
1362       eputs ("]\n");
1363     }
1364   return 0;
1365 }