core: Workaround for mescc.
[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     {
354       if (car)
355         CAR (x) = CAR (car);
356       if (cdr)
357         CDR (x) = CDR (cdr);
358     }
359   else if (VALUE (type) == TFUNCTION)
360     {
361       if (car)
362         CAR (x) = car;
363       if (cdr)
364         CDR (x) = CDR (cdr);
365     }
366   else
367     {
368       CAR (x) = car;
369       CDR (x) = cdr;
370     }
371   return x;
372 }
373
374 SCM
375 make_symbol_ (SCM s) ///((internal))
376 {
377   VALUE (tmp_num) = TSYMBOL;
378   SCM x = make_cell_ (tmp_num, s, 0);
379   g_symbols = cons (x, g_symbols);
380   return x;
381 }
382
383 SCM
384 list_of_char_equal_p (SCM a, SCM b) ///((internal))
385 {
386   while (a != cell_nil && b != cell_nil && VALUE (CAR (a)) == VALUE (CAR (b)))
387     {
388       assert (TYPE (CAR (a)) == TCHAR);
389       assert (TYPE (CAR (b)) == TCHAR);
390       a = CDR (a);
391       b = CDR (b);
392     }
393   return (a == cell_nil && b == cell_nil) ? cell_t : cell_f;
394 }
395
396 SCM
397 lookup_symbol_ (SCM s)
398 {
399   SCM x = g_symbols;
400   while (x)
401     {
402       if (list_of_char_equal_p (STRING (CAR (x)), s) == cell_t)
403         break;
404       x = CDR (x);
405     }
406   if (x)
407     x = CAR (x);
408   if (!x)
409     x = make_symbol_ (s);
410   return x;
411 }
412
413 SCM
414 type_ (SCM x)
415 {
416   return MAKE_NUMBER (TYPE (x));
417 }
418
419 SCM
420 car_ (SCM x)
421 {
422   return (TYPE (x) != TCONTINUATION
423           && (TYPE (CAR (x)) == TPAIR // FIXME: this is weird
424               || TYPE (CAR (x)) == TREF
425               || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
426               || TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
427               || TYPE (CAR (x)) == TSTRING)) ? CAR (x) : MAKE_NUMBER (CAR (x));
428 }
429
430 SCM
431 cdr_ (SCM x)
432 {
433   return (TYPE (CDR (x)) == TPAIR
434           || TYPE (CDR (x)) == TREF
435           || TYPE (CAR (x)) == TSPECIAL
436           || TYPE (CDR (x)) == TSYMBOL
437           || TYPE (CDR (x)) == TSTRING) ? CDR (x) : MAKE_NUMBER (CDR (x));
438 }
439
440 SCM
441 arity_ (SCM x)
442 {
443   assert (TYPE (x) == TFUNCTION);
444   return MAKE_NUMBER (FUNCTION (x).arity);
445 }
446
447 SCM
448 cons (SCM x, SCM y)
449 {
450   VALUE (tmp_num) = TPAIR;
451   return make_cell_ (tmp_num, x, y);
452 }
453
454 SCM
455 car (SCM x)
456 {
457 #if !__MESC_MES__
458   if (TYPE (x) != TPAIR)
459     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_car));
460 #endif
461   return CAR (x);
462 }
463
464 SCM
465 cdr (SCM x)
466 {
467 #if !__MESC_MES__
468   if (TYPE (x) != TPAIR)
469     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_symbol_cdr));
470 #endif
471   return CDR (x);
472 }
473
474 SCM
475 list (SCM x) ///((arity . n))
476 {
477   return x;
478 }
479
480 SCM
481 null_p (SCM x)
482 {
483   return x == cell_nil ? cell_t : cell_f;
484 }
485
486 SCM
487 eq_p (SCM x, SCM y)
488 {
489   return (x == y
490           || ((TYPE (x) == TKEYWORD && TYPE (y) == TKEYWORD
491                && STRING (x) == STRING (y)))
492           || (TYPE (x) == TCHAR && TYPE (y) == TCHAR
493               && VALUE (x) == VALUE (y))
494           || (TYPE (x) == TNUMBER && TYPE (y) == TNUMBER
495               && VALUE (x) == VALUE (y)))
496     ? cell_t : cell_f;
497 }
498
499 SCM
500 values (SCM x) ///((arity . n))
501 {
502   SCM v = cons (0, x);
503   TYPE (v) = TVALUES;
504   return v;
505 }
506
507 SCM
508 acons (SCM key, SCM value, SCM alist)
509 {
510   return cons (cons (key, value), alist);
511 }
512
513 SCM
514 length (SCM x)
515 {
516   int n = 0;
517   while (x != cell_nil)
518     {
519       n++;
520       if (TYPE (x) != TPAIR)
521         return MAKE_NUMBER (-1);
522       x = CDR (x);
523     }
524   return MAKE_NUMBER (n);
525 }
526
527 SCM apply (SCM, SCM, SCM);
528
529 SCM
530 error (SCM key, SCM x)
531 {
532 #if !__MESC_MES__
533   SCM throw;
534   if ((throw = assq_ref_env (cell_symbol_throw, r0)) != cell_undefined)
535     return apply (throw, cons (key, cons (x, cell_nil)), r0);
536 #endif
537   display_error_ (key);
538   eputs (": ");
539   write_error_ (x);
540   eputs ("\n");
541   exit (1);
542 }
543
544 SCM
545 cstring_to_list (char const* s)
546 {
547   SCM p = cell_nil;
548   int i = strlen (s);
549   while (i--)
550     p = cons (MAKE_CHAR (s[i]), p);
551   return p;
552 }
553
554 // \f extra lib
555 SCM
556 assert_defined (SCM x, SCM e) ///((internal))
557 {
558   if (e == cell_undefined)
559     return error (cell_symbol_unbound_variable, x);
560   return e;
561 }
562
563 SCM
564 check_formals (SCM f, SCM formals, SCM args) ///((internal))
565 {
566   int flen = (TYPE (formals) == TNUMBER) ? VALUE (formals) : VALUE (length (formals));
567   int alen = VALUE (length (args));
568   if (alen != flen && alen != -1 && flen != -1)
569     {
570       char *s = "apply: wrong number of arguments; expected: ";
571       eputs (s);
572       eputs (itoa (flen));
573       eputs (", got: ");
574       eputs (itoa (alen));
575       eputs ("\n");
576       display_error_ (f);
577       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
578       return error (cell_symbol_wrong_number_of_args, cons (e, f));
579     }
580   return cell_unspecified;
581 }
582
583 SCM
584 check_apply (SCM f, SCM e) ///((internal))
585 {
586   char* type = 0;
587   if (f == cell_f || f == cell_t)
588     type = "bool";
589   if (f == cell_nil)
590     type = "nil";
591   if (f == cell_unspecified)
592     type = "*unspecified*";
593   if (f == cell_undefined)
594     type = "*undefined*";
595   if (TYPE (f) == TCHAR)
596     type = "char";
597   if (TYPE (f) == TNUMBER)
598     type = "number";
599   if (TYPE (f) == TSTRING)
600     type = "string";
601
602   if (type)
603     {
604       char *s = "cannot apply: ";
605       eputs (s);
606       eputs (type);
607       eputs ("[");
608       write_error_ (e);
609       eputs ("]\n");
610       SCM e = MAKE_STRING (cstring_to_list (s));
611       return error (cell_symbol_wrong_type_arg, cons (e, f));
612     }
613   return cell_unspecified;
614 }
615
616 SCM
617 gc_push_frame () ///((internal))
618 {
619   SCM frame = cons (r1, cons (r2, cons (r3, cons (r0, cell_nil))));
620   g_stack = cons (frame, g_stack);
621   return g_stack;
622 }
623
624 SCM
625 append2 (SCM x, SCM y)
626 {
627   if (x == cell_nil)
628     return y;
629   if (TYPE (x) != TPAIR)
630     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_append2));
631   return cons (car (x), append2 (cdr (x), y));
632 }
633
634 SCM
635 pairlis (SCM x, SCM y, SCM a)
636 {
637   if (x == cell_nil)
638     return a;
639   if (TYPE (x) != TPAIR)
640     return cons (cons (x, y), a);
641   return cons (cons (car (x), car (y)),
642                pairlis (cdr (x), cdr (y), a));
643 }
644
645 SCM
646 call (SCM fn, SCM x)
647 {
648   if ((FUNCTION (fn).arity > 0 || FUNCTION (fn).arity == -1)
649       && x != cell_nil && TYPE (CAR (x)) == TVALUES)
650     x = cons (CADAR (x), CDR (x));
651   if ((FUNCTION (fn).arity > 1 || FUNCTION (fn).arity == -1)
652       && x != cell_nil && TYPE (CDR (x)) == TPAIR && TYPE (CADR (x)) == TVALUES)
653     x = cons (CAR (x), cons (CDADAR (x), CDR (x)));
654   switch (FUNCTION (fn).arity)
655     {
656 #if __MESC__ || !_POSIX_SOURCE
657     case 0: return (FUNCTION (fn).function) ();
658     case 1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x));
659     case 2: return ((SCM(*)(SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x));
660     case 3: return ((SCM(*)(SCM,SCM,SCM))(FUNCTION (fn).function)) (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
661     case -1: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
662     default: return ((SCM(*)(SCM))(FUNCTION (fn).function)) (x);
663 #else
664     case 0: return FUNCTION (fn).function0 ();
665     case 1: return FUNCTION (fn).function1 (CAR (x));
666     case 2: return FUNCTION (fn).function2 (CAR (x), CADR (x));
667     case 3: return FUNCTION (fn).function3 (CAR (x), CADR (x), CAR (CDDR (x)));
668     case -1: return FUNCTION (fn).functionn (x);
669 #endif
670     }
671
672   return cell_unspecified;
673 }
674
675 SCM
676 assq (SCM x, SCM a)
677 {
678   switch (TYPE (x))
679     {
680     case TCHAR:
681     case TNUMBER:
682       {
683         SCM v = VALUE (x);
684         while (a != cell_nil && v != VALUE (CAAR (a)))
685           a = CDR (a);
686         break;
687       }
688     case TKEYWORD:
689       {
690         SCM v = STRING (x);
691         while (a != cell_nil && v != STRING (CAAR (a)))
692           a = CDR (a);
693         break;
694       }
695       // case TSYMBOL:
696       // case TSPECIAL:
697     default:
698       while (a != cell_nil && x != CAAR (a))
699         a = CDR (a);
700     }
701   return a != cell_nil ? CAR (a) : cell_f;
702 }
703
704 SCM
705 assq_ref_env (SCM x, SCM a)
706 {
707   x = assq (x, a);
708   if (x == cell_f)
709     return cell_undefined;
710   return CDR (x);
711 }
712
713 SCM
714 set_car_x (SCM x, SCM e)
715 {
716   if (TYPE (x) != TPAIR)
717     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_car_x));
718   CAR (x) = e;
719   return cell_unspecified;
720 }
721
722 SCM
723 set_cdr_x (SCM x, SCM e)
724 {
725   if (TYPE (x) != TPAIR)
726     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (x, cell_set_cdr_x));
727   CDR (x) = e;
728   return cell_unspecified;
729 }
730
731 SCM
732 set_env_x (SCM x, SCM e, SCM a)
733 {
734   SCM p;
735   if (TYPE (x) == TVARIABLE)
736     p = VARIABLE (x);
737   else
738     p = assert_defined (x, assq (x, a));
739   if (TYPE (p) != TPAIR)
740     error (cell_symbol_not_a_pair, cons (p, x));
741   return set_cdr_x (p, e);
742 }
743
744 SCM
745 call_lambda (SCM e, SCM x, SCM aa, SCM a) ///((internal))
746 {
747   SCM cl = cons (cons (cell_closure, x), x);
748   r1 = e;
749   r0 = cl;
750   return cell_unspecified;
751 }
752
753 SCM
754 make_closure_ (SCM args, SCM body, SCM a) ///((internal))
755 {
756   return make_cell_ (tmp_num_ (TCLOSURE), cell_f, cons (cons (cell_circular, a), cons (args, body)));
757 }
758
759 SCM
760 make_variable_ (SCM var, SCM global_p) ///((internal))
761 {
762   return make_cell_ (tmp_num_ (TVARIABLE), var, global_p);
763 }
764
765 SCM
766 lookup_macro_ (SCM x, SCM a) ///((internal))
767 {
768   if (TYPE (x) != TSYMBOL)
769     return cell_f;
770   SCM m = assq (x, a);
771   if (m != cell_f)
772     return MACRO (CDR (m));
773   return cell_f;
774 }
775
776 SCM
777 push_cc (SCM p1, SCM p2, SCM a, SCM c) ///((internal))
778 {
779   SCM x = r3;
780   r3 = c;
781   r2 = p2;
782   gc_push_frame ();
783   r1 = p1;
784   r0 = a;
785   r3 = x;
786   return cell_unspecified;
787 }
788
789 SCM
790 gc_peek_frame () ///((internal))
791 {
792   SCM frame = CAR (g_stack);
793   r1 = CAR (frame);
794   r2 = CADR (frame);
795   r3 = CAR (CDDR (frame));
796   r0 = CADR (CDDR (frame));
797   return frame;
798 }
799
800 SCM
801 gc_pop_frame () ///((internal))
802 {
803   SCM frame = gc_peek_frame (g_stack);
804   g_stack = CDR (g_stack);
805   return frame;
806 }
807
808 char const* string_to_cstring (SCM s);
809
810 SCM
811 add_formals (SCM formals, SCM x)
812 {
813   while (TYPE (x) == TPAIR)
814     {
815       formals = cons (CAR (x), formals);
816       x = CDR (x);
817     }
818   if (TYPE (x) == TSYMBOL)
819     formals = cons (x, formals);
820   return formals;
821 }
822
823 int
824 formal_p (SCM x, SCM formals) /// ((internal))
825 {
826   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
827     {
828       if (x == formals)
829         return x;
830       else return cell_f;
831     }
832   while (TYPE (formals) == TPAIR && CAR (formals) != x)
833     formals = CDR (formals);
834   if (TYPE (formals) == TSYMBOL)
835     return formals == x;
836   return TYPE (formals) == TPAIR;
837 }
838
839 SCM
840 expand_variable_ (SCM x, SCM formals, int top_p) ///((internal))
841 {
842   while (TYPE (x) == TPAIR)
843     {
844       if (TYPE (CAR (x)) == TPAIR)
845         {
846           if (CAAR (x) == cell_symbol_lambda)
847             {
848               SCM f = CAR (CDAR (x));
849               formals = add_formals (formals, f);
850             }
851           else if (CAAR (x) == cell_symbol_define
852                    || CAAR (x) == cell_symbol_define_macro)
853             {
854               SCM f = CAR (CDAR (x));
855               formals = add_formals (formals, f);
856             }
857           if (CAAR (x) != cell_symbol_quote)
858             expand_variable_ (CAR (x), formals, 0);
859         }
860       else
861         {
862           if (CAR (x) == cell_symbol_lambda)
863             {
864               SCM f = CADR (x);
865               formals = add_formals (formals, f);
866               x = CDR (x);
867             }
868           else if (CAR (x) == cell_symbol_define
869                    || CAR (x) == cell_symbol_define_macro)
870             {
871               SCM f = CADR (x);
872               if (top_p && TYPE (f) == TPAIR)
873                 f = CDR (f);
874               formals = add_formals (formals, f);
875               x = CDR (x);
876             }
877           else if (CAR (x) == cell_symbol_quote)
878             return cell_unspecified;
879           else if (TYPE (CAR (x)) == TSYMBOL
880                    && CAR (x) != cell_begin
881                    && CAR (x) != cell_symbol_begin
882                    && CAR (x) != cell_symbol_current_module
883                    && CAR (x) != cell_symbol_primitive_load
884                    && CAR (x) != cell_symbol_if // HMM
885                    && !formal_p (CAR (x), formals))
886             {
887               SCM v = assq (CAR (x), r0);
888               if (v != cell_f)
889                 CAR (x) = make_variable_ (v, cell_t);
890             }
891         }
892       x = CDR (x);
893       top_p = 0;
894     }
895   return cell_unspecified;
896 }
897
898 SCM
899 expand_variable (SCM x, SCM formals) ///((internal))
900 {
901   return expand_variable_ (x, formals, 1);
902 }
903
904 SCM
905 eval_apply ()
906 {
907  eval_apply:
908   gc_check ();
909   switch (r3)
910     {
911     case cell_vm_evlis: goto evlis;
912     case cell_vm_evlis2: goto evlis2;
913     case cell_vm_evlis3: goto evlis3;
914     case cell_vm_apply: goto apply;
915     case cell_vm_apply2: goto apply2;
916     case cell_vm_eval: goto eval;
917     case cell_vm_eval_pmatch_car: goto eval_pmatch_car;
918     case cell_vm_eval_pmatch_cdr: goto eval_pmatch_cdr;
919     case cell_vm_eval_define: goto eval_define;
920     case cell_vm_eval_set_x: goto eval_set_x;
921     case cell_vm_eval_macro_expand_eval: goto eval_macro_expand_eval;
922     case cell_vm_eval_macro_expand_expand: goto eval_macro_expand_expand;
923     case cell_vm_eval_check_func: goto eval_check_func;
924     case cell_vm_eval2: goto eval2;
925     case cell_vm_macro_expand: goto macro_expand;
926     case cell_vm_macro_expand_define: goto macro_expand_define;
927     case cell_vm_macro_expand_define_macro: goto macro_expand_define_macro;
928     case cell_vm_macro_expand_lambda: goto macro_expand_lambda;
929     case cell_vm_macro_expand_set_x: goto macro_expand_set_x;
930     case cell_vm_macro_expand_car: goto macro_expand_car;
931     case cell_vm_macro_expand_cdr: goto macro_expand_cdr;
932     case cell_vm_begin: goto begin;
933     case cell_vm_begin_eval: goto begin_eval;
934     case cell_vm_begin_primitive_load: goto begin_primitive_load;
935     case cell_vm_begin_expand: goto begin_expand;
936     case cell_vm_begin_expand_eval: goto begin_expand_eval;
937     case cell_vm_begin_expand_macro: goto begin_expand_macro;
938     case cell_vm_begin_expand_primitive_load: goto begin_expand_primitive_load;
939     case cell_vm_if: goto vm_if;
940     case cell_vm_if_expr: goto if_expr;
941     case cell_vm_call_with_current_continuation2: goto call_with_current_continuation2;
942     case cell_vm_call_with_values2: goto call_with_values2;
943     case cell_vm_return: goto vm_return;
944     case cell_unspecified: return r1;
945     default:
946       assert (0);
947     }
948
949   SCM x = cell_nil;
950  evlis:
951   gc_check ();
952   if (r1 == cell_nil)
953     goto vm_return;
954   if (TYPE (r1) != TPAIR)
955     goto eval;
956   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_evlis2);
957   goto eval;
958  evlis2:
959   push_cc (CDR (r2), r1, r0, cell_vm_evlis3);
960   goto evlis;
961  evlis3:
962   r1 = cons (r2, r1);
963   goto vm_return;
964
965  apply:
966   gc_check ();
967   switch (TYPE (CAR (r1)))
968     {
969     case TFUNCTION:
970       {
971         check_formals (CAR (r1), MAKE_NUMBER (FUNCTION (CAR (r1)).arity), CDR (r1));
972         r1 = call (CAR (r1), CDR (r1)); /// FIXME: move into eval_apply
973         goto vm_return;
974       }
975     case TCLOSURE:
976       {
977         SCM cl = CLOSURE (CAR (r1));
978         SCM body = CDDR (cl);
979         SCM formals = CADR (cl);
980         SCM args = CDR (r1);
981         SCM aa = CDAR (cl);
982         aa = CDR (aa);
983         check_formals (CAR (r1), formals, CDR (r1));
984         SCM p = pairlis (formals, args, aa);
985         call_lambda (body, p, aa, r0);
986         goto begin;
987       }
988     case TCONTINUATION:
989       {
990         x = r1;
991         g_stack = CONTINUATION (CAR (r1));
992         gc_pop_frame ();
993         r1 = CADR (x);
994         goto eval_apply;
995       }
996     case TSPECIAL:
997       {
998         switch (CAR (r1))
999           {
1000           case cell_vm_apply:
1001             {
1002               push_cc (cons (CADR (r1), CADDR (r1)), r1, r0, cell_vm_return);
1003               goto apply;
1004             }
1005           case cell_vm_eval:
1006             {
1007               push_cc (CADR (r1), r1, CADDR (r1), cell_vm_return);
1008               goto eval;
1009             }
1010           case cell_call_with_current_continuation:
1011             {
1012               r1 = CDR (r1);
1013               goto call_with_current_continuation;
1014             }
1015           default: check_apply (cell_f, CAR (r1));
1016           }
1017       }
1018     case TSYMBOL:
1019       {
1020         if (CAR (r1) == cell_symbol_call_with_values)
1021           {
1022             r1 = CDR (r1);
1023             goto call_with_values;
1024           }
1025         if (CAR (r1) == cell_symbol_current_module)
1026           {
1027             r1 = r0;
1028             goto vm_return;
1029           }
1030         break;
1031       }
1032     case TPAIR:
1033       {
1034         switch (CAAR (r1))
1035           {
1036           case cell_symbol_lambda:
1037             {
1038               SCM formals = CADR (CAR (r1));
1039               SCM args = CDR (r1);
1040               SCM body = CDDR (CAR (r1));
1041               SCM p = pairlis (formals, CDR (r1), r0);
1042               check_formals (r1, formals, args);
1043               call_lambda (body, p, p, r0);
1044               goto begin;
1045             }
1046           }
1047       }
1048     }
1049   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_apply2);
1050   goto eval;
1051  apply2:
1052   check_apply (r1, CAR (r2));
1053   r1 = cons (r1, CDR (r2));
1054   goto apply;
1055
1056  eval:
1057   gc_check ();
1058   switch (TYPE (r1))
1059     {
1060     case TPAIR:
1061       {
1062         switch (CAR (r1))
1063           {
1064           case cell_symbol_pmatch_car:
1065             {
1066               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_car);
1067               goto eval;
1068             eval_pmatch_car:
1069               x = r1;
1070               gc_pop_frame ();
1071               r1 = CAR (x);
1072               goto eval_apply;
1073             }
1074           case cell_symbol_pmatch_cdr:
1075             {
1076               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_pmatch_cdr);
1077               goto eval;
1078             eval_pmatch_cdr:
1079               x = r1;
1080               gc_pop_frame ();
1081               r1 = CDR (x);
1082               goto eval_apply;
1083             }
1084           case cell_symbol_quote:
1085             {
1086               x = r1;
1087               gc_pop_frame ();
1088               r1 = CADR (x);
1089               goto eval_apply;
1090             }
1091           case cell_symbol_begin: goto begin;
1092           case cell_symbol_lambda:
1093             {
1094               r1 = make_closure_ (CADR (r1), CDDR (r1), r0);
1095               goto vm_return;
1096             }
1097           case cell_symbol_if:
1098             {
1099               r1=CDR (r1);
1100               goto vm_if;
1101             }
1102           case cell_symbol_set_x:
1103             {
1104               push_cc (CAR (CDDR (r1)), r1, r0, cell_vm_eval_set_x);
1105               goto eval;
1106             eval_set_x:
1107               r1 = set_env_x (CADR (r2), r1, r0);
1108               goto vm_return;
1109             }
1110           case cell_vm_macro_expand:
1111             {
1112               push_cc (CADR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_macro_expand_eval);
1113               goto eval;
1114             eval_macro_expand_eval:
1115               push_cc (r1, r2, r0, cell_vm_eval_macro_expand_expand);
1116               goto macro_expand;
1117             eval_macro_expand_expand:
1118               goto vm_return;
1119             }
1120           default:
1121             {
1122               if (TYPE (r1) == TPAIR
1123                   && (CAR (r1) == cell_symbol_define
1124                       || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro))
1125                 {
1126                   int global_p = CAAR (r0) != cell_closure;
1127                   int macro_p = CAR (r1) == cell_symbol_define_macro;
1128                   if (global_p)
1129                     {
1130                       SCM name = CADR (r1);
1131                       if (TYPE (CADR (r1)) == TPAIR)
1132                         name = CAR (name);
1133                       if (macro_p)
1134                         {
1135                           SCM entry = assq (name, g_macros);
1136                           if (entry == cell_f)
1137                             {
1138                               entry = cons (name, cell_f);
1139                               g_macros = cons (entry, g_macros);
1140                             }
1141                         }
1142                       else
1143                         {
1144                           SCM entry = assq (name, r0);
1145                           if (entry == cell_f)
1146                             {
1147                               entry = cons (name, cell_f);
1148                               SCM aa = cons (entry, cell_nil);
1149                               set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1150                               set_cdr_x (r0, aa);
1151                             }
1152                         }
1153                     }
1154                   r2 = r1;
1155                   if (TYPE (CADR (r1)) != TPAIR)
1156                     {
1157                       push_cc (CAR (CDDR (r1)), r2, cons (cons (CADR (r1), CADR (r1)), r0), cell_vm_eval_define);
1158                       goto eval;
1159                     }
1160                   else
1161                     {
1162                       SCM p = pairlis (CADR (r1), CADR (r1), r0);
1163                       SCM formals = CDR (CADR (r1));
1164                       SCM body = CDDR (r1);
1165
1166                       if (macro_p || global_p)
1167                         expand_variable (body, formals);
1168                       r1 = cons (cell_symbol_lambda, cons (formals, body));
1169                       push_cc (r1, r2, p, cell_vm_eval_define);
1170                       goto eval;
1171                     }
1172                 eval_define:;
1173                   SCM name = CADR (r2);
1174                   if (TYPE (CADR (r2)) == TPAIR)
1175                     name = CAR (name);
1176 #if __MESC__
1177                   // hmm, mes needs a reminder...
1178                   global_p = CAAR (r0) != cell_closure;
1179                   macro_p = CAR (r2) == cell_symbol_define_macro;
1180 #endif // __MESC__
1181                   if (macro_p)
1182                     {
1183                       SCM entry = assq (name, g_macros);
1184                       r1 = MAKE_MACRO (name, r1);
1185                       set_cdr_x (entry, r1);
1186                     }
1187                   else if (global_p)
1188                     {
1189                       SCM entry = assq (name, r0);
1190                       set_cdr_x (entry, r1);
1191                     }
1192                   else
1193                     {
1194                       SCM entry = cons (name, r1);
1195                       SCM aa = cons (entry, cell_nil);
1196                       set_cdr_x (aa, cdr (r0));
1197                       set_cdr_x (r0, aa);
1198                       SCM cl = assq (cell_closure, r0);
1199                       set_cdr_x (cl, aa);
1200                     }
1201                   r1 = cell_unspecified;
1202                   goto vm_return;
1203                 }
1204               push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_eval_check_func);
1205               goto eval;
1206             eval_check_func:
1207               push_cc (CDR (r2), r2, r0, cell_vm_eval2);
1208               goto evlis;
1209             eval2:
1210               r1 = cons (CAR (r2), r1);
1211               goto apply;
1212             }
1213           }
1214       }
1215     case TSYMBOL:
1216       {
1217         if (r1 == cell_symbol_current_module)
1218           goto vm_return;
1219         if (r1 == cell_symbol_begin) // FIXME
1220           {
1221             r1 = cell_begin;
1222             goto vm_return;
1223           }
1224         r1 = assert_defined (r1, assq_ref_env (r1, r0));
1225         goto vm_return;
1226       }
1227     case TVARIABLE:
1228       {
1229         r1 = CDR (VARIABLE (r1));
1230         goto vm_return;
1231       }
1232     default: goto vm_return;
1233     }
1234
1235  macro_expand:
1236   {
1237     SCM macro;
1238     SCM expanders;
1239
1240     if (TYPE (r1) != TPAIR || CAR (r1) == cell_symbol_quote)
1241       goto vm_return;
1242
1243     if (CAR (r1) == cell_symbol_lambda)
1244       {
1245         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_lambda);
1246         goto macro_expand;
1247       macro_expand_lambda:
1248         CDDR (r2) = r1;
1249         r1 = r2;
1250         goto vm_return;
1251       }
1252
1253     if (TYPE (r1) == TPAIR
1254         && (macro = lookup_macro_ (CAR (r1), g_macros)) != cell_f)
1255       {
1256         r1 = cons (macro, CDR (r1));
1257         push_cc (r1, cell_nil, r0, cell_vm_macro_expand);
1258         goto apply;
1259       }
1260
1261     if (CAR (r1) == cell_symbol_define
1262         || CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1263       {
1264         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_define);
1265         goto macro_expand;
1266       macro_expand_define:
1267         CDDR (r2) = r1;
1268         r1 = r2;
1269         if (CAR (r1) == cell_symbol_define_macro)
1270           {
1271             push_cc (r1, r1, r0, cell_vm_macro_expand_define_macro);
1272             goto eval;
1273           macro_expand_define_macro:
1274             r1 = r2;
1275           }
1276         goto vm_return;
1277       }
1278
1279     if (CAR (r1) == cell_symbol_set_x)
1280       {
1281         push_cc (CDDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_set_x);
1282         goto macro_expand;
1283       macro_expand_set_x:
1284         CDDR (r2) = r1;
1285         r1 = r2;
1286         goto vm_return;
1287       }
1288
1289     if (TYPE (r1) == TPAIR
1290         && TYPE (CAR (r1)) == TSYMBOL
1291         && CAR (r1) != cell_symbol_begin
1292         && ((macro = assq (cell_symbol_portable_macro_expand, g_macros)) != cell_f)
1293         && ((expanders = assq_ref_env (cell_symbol_sc_expander_alist, r0)) != cell_undefined)
1294         && ((macro = assq (CAR (r1), expanders)) != cell_f))
1295       {
1296         SCM sc_expand = assq_ref_env (cell_symbol_macro_expand, r0);
1297         r2 = r1;
1298         if (sc_expand != cell_undefined && sc_expand != cell_f)
1299           {
1300             r1 = cons (sc_expand, cons (r1, cell_nil));
1301             goto apply;
1302           }
1303       }
1304
1305     push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_car);
1306     goto macro_expand;
1307
1308   macro_expand_car:
1309     CAR (r2) = r1;
1310     r1 = r2;
1311     if (CDR (r1) == cell_nil)
1312       goto vm_return;
1313
1314     push_cc (CDR (r1), r1, r0, cell_vm_macro_expand_cdr);
1315     goto macro_expand;
1316
1317   macro_expand_cdr:
1318     CDR (r2) = r1;
1319     r1 = r2;
1320
1321     goto vm_return;
1322   }
1323
1324  begin:
1325   x = cell_unspecified;
1326   while (r1 != cell_nil)
1327     {
1328       gc_check ();
1329       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1330         {
1331           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1332             {
1333               SCM program = cons (CAR (r1), cell_nil);
1334               push_cc (program, r1, r0, cell_vm_begin_primitive_load);
1335               goto begin_expand;
1336             begin_primitive_load:
1337               CAR (r2) = r1;
1338               r1 = r2;
1339             }
1340         }
1341
1342       if (TYPE (r1) == TPAIR && TYPE (CAR (r1)) == TPAIR)
1343         {
1344           if (CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1345             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1346         }
1347       if (CDR (r1) == cell_nil)
1348         {
1349           r1 = CAR (r1);
1350           goto eval;
1351         }
1352       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_eval);
1353       goto eval;
1354     begin_eval:
1355       x = r1;
1356       r1 = CDR (r2);
1357     }
1358   r1 = x;
1359   goto vm_return;
1360
1361
1362  begin_expand:
1363   x = cell_unspecified;
1364   while (r1 != cell_nil)
1365     {
1366       gc_check ();
1367
1368       if (TYPE (r1) == TPAIR)
1369         {
1370           if (TYPE (CAR (r1)) == TPAIR && CAAR (r1) == cell_symbol_begin)
1371             r1 = append2 (CDAR (r1), CDR (r1));
1372           if (CAAR (r1) == cell_symbol_primitive_load)
1373             {
1374               push_cc (CADR (CAR (r1)), r1, r0, cell_vm_begin_expand_primitive_load);
1375               goto eval; // FIXME: expand too?!
1376             begin_expand_primitive_load:;
1377               SCM input; // = current_input_port ();
1378               if (TYPE (r1) == TNUMBER && VALUE (r1) == 0)
1379                 ;
1380               else if (TYPE (r1) == TSTRING)
1381                 input = set_current_input_port (open_input_file (r1));
1382               else
1383                 assert (0);
1384               
1385               push_cc (input, r2, r0, cell_vm_return);
1386               x = read_input_file_env (r0);
1387               gc_pop_frame ();
1388               input = r1;
1389               r1 = x;
1390               set_current_input_port (input);
1391               r1 = cons (cell_symbol_begin, r1);
1392               CAR (r2) = r1;
1393               r1 = r2;
1394               continue;
1395             }
1396         }
1397
1398       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_macro);
1399       goto macro_expand;
1400     begin_expand_macro:
1401       if (r1 != CAR (r2))
1402         {
1403           CAR (r2) = r1;
1404           r1 = r2;
1405           continue;
1406         }
1407       r1 = r2;
1408       expand_variable (CAR (r1), cell_nil);
1409       //eputs ("expanded r1="); write_error_ (CAR (r1)); eputs ("\n");
1410       push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_begin_expand_eval);
1411       goto eval;
1412     begin_expand_eval:
1413       x = r1;
1414       r1 = CDR (r2);
1415     }
1416   r1 = x;
1417   goto vm_return;
1418
1419  vm_if:
1420   push_cc (CAR (r1), r1, r0, cell_vm_if_expr);
1421   goto eval;
1422  if_expr:
1423   x = r1;
1424   r1 = r2;
1425   if (x != cell_f)
1426     {
1427       r1 = CADR (r1);
1428       goto eval;
1429     }
1430   if (CDDR (r1) != cell_nil)
1431     {
1432       r1 = CAR (CDDR (r1));
1433       goto eval;
1434     }
1435   r1 = cell_unspecified;
1436   goto vm_return;
1437
1438  call_with_current_continuation:
1439   gc_push_frame ();
1440   x = MAKE_CONTINUATION (g_continuations++);
1441   gc_pop_frame ();
1442   push_cc (cons (CAR (r1), cons (x, cell_nil)), x, r0, cell_vm_call_with_current_continuation2);
1443   goto apply;
1444  call_with_current_continuation2:
1445   CONTINUATION (r2) = g_stack;
1446   goto vm_return;
1447
1448  call_with_values:
1449   push_cc (cons (CAR (r1), cell_nil), r1, r0, cell_vm_call_with_values2);
1450   goto apply;
1451  call_with_values2:
1452   if (TYPE (r1) == TVALUES)
1453     r1 = CDR (r1);
1454   r1 = cons (CADR (r2), r1);
1455   goto apply;
1456
1457  vm_return:
1458   x = r1;
1459   gc_pop_frame ();
1460   r1 = x;
1461   goto eval_apply;
1462 }
1463
1464 SCM
1465 apply (SCM f, SCM x, SCM a) ///((internal))
1466 {
1467   push_cc (cons (f, x), cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1468   r3 = cell_vm_apply;
1469   return eval_apply ();
1470 }
1471
1472 SCM
1473 mes_g_stack (SCM a) ///((internal))
1474 {
1475   r0 = a;
1476   r1 = MAKE_CHAR (0);
1477   r2 = MAKE_CHAR (0);
1478   r3 = MAKE_CHAR (0);
1479   g_stack = cons (cell_nil, cell_nil);
1480   return r0;
1481 }
1482
1483 //\f Environment setup
1484
1485 SCM
1486 make_tmps (struct scm* cells)
1487 {
1488   tmp = g_free++;
1489   cells[tmp].type = TCHAR;
1490   tmp_num = g_free++;
1491   cells[tmp_num].type = TNUMBER;
1492   tmp_num2 = g_free++;
1493   cells[tmp_num2].type = TNUMBER;
1494   return 0;
1495 }
1496
1497 #include "posix.c"
1498 #include "math.c"
1499 #include "lib.c"
1500
1501 //\f Jam Collector
1502 SCM g_symbol_max;
1503
1504 SCM
1505 gc_init_cells () ///((internal))
1506 {
1507   g_cells = (struct scm *)malloc (2*ARENA_SIZE*sizeof (struct scm));
1508
1509   TYPE (0) = TVECTOR;
1510   LENGTH (0) = 1000;
1511   VECTOR (0) = 0;
1512 #if __MESC__
1513   g_cells += sizeof (struct scm);
1514 #else
1515   g_cells++;
1516 #endif
1517   TYPE (0) = TCHAR;
1518   VALUE (0) = 'c';
1519   return 0;
1520 }
1521
1522 SCM
1523 gc_init_news () ///((internal))
1524 {
1525 #if __MESC__
1526   char *p = g_cells;
1527   p -= sizeof (struct scm);
1528   p += ARENA_SIZE * sizeof (struct scm);
1529   g_news = p;
1530 #else
1531   g_news = g_cells-1 + ARENA_SIZE;
1532 #endif
1533
1534   NTYPE (0) = TVECTOR;
1535   NLENGTH (0) = 1000;
1536   NVECTOR (0) = 0;
1537 #if __MESC__
1538   g_news += sizeof (struct scm);
1539 #else
1540   g_news++;
1541 #endif
1542   NTYPE (0) = TCHAR;
1543   NVALUE (0) = 'n';
1544   return 0;
1545 }
1546
1547 SCM
1548 mes_symbols () ///((internal))
1549 {
1550   gc_init_cells ();
1551   gc_init_news ();
1552
1553 #if !_POSIX_SOURCE
1554 #include "mes.mes.symbols.i"
1555 #else
1556 #include "mes.symbols.i"
1557 #endif
1558
1559   g_symbol_max = g_free;
1560   make_tmps (g_cells);
1561
1562   g_symbols = 0;
1563   for (int i=1; i<g_symbol_max; i++)
1564     g_symbols = cons (i, g_symbols);
1565
1566   SCM a = cell_nil;
1567
1568 #if !_POSIX_SOURCE
1569 #include "mes.mes.symbol-names.i"
1570 #else
1571 #include "mes.symbol-names.i"
1572 #endif
1573
1574   a = acons (cell_symbol_mes_version, MAKE_STRING (cstring_to_list (VERSION)), a);
1575   a = acons (cell_symbol_mes_prefix, MAKE_STRING (cstring_to_list (PREFIX)), a);
1576
1577   a = acons (cell_symbol_dot, cell_dot, a);
1578
1579   a = acons (cell_symbol_begin, cell_begin, a);
1580   a = acons (cell_symbol_quasisyntax, cell_symbol_quasisyntax, a);
1581
1582   a = acons (cell_symbol_call_with_values, cell_symbol_call_with_values, a);
1583   a = acons (cell_symbol_current_module, cell_symbol_current_module, a);
1584   a = acons (cell_symbol_call_with_current_continuation, cell_call_with_current_continuation, a);
1585   a = acons (cell_symbol_sc_expand, cell_f, a);
1586
1587 #if __GNUC__
1588   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_t, a);
1589   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_f, a);
1590 #else
1591   a = acons (cell_symbol_gnuc, cell_f, a);
1592   a = acons (cell_symbol_mesc, cell_t, a);
1593 #endif
1594   a = acons (cell_closure, a, a);
1595
1596   return a;
1597 }
1598
1599 SCM
1600 mes_environment () ///((internal))
1601 {
1602   SCM a = mes_symbols ();
1603   return mes_g_stack (a);
1604 }
1605
1606 SCM
1607 mes_builtins (SCM a) ///((internal))
1608 {
1609 #if !__GNUC__ || !_POSIX_SOURCE
1610 #include "mes.mes.i"
1611
1612   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1613 #include "posix.mes.i"
1614 #include "math.mes.i"
1615 #include "lib.mes.i"
1616 #include "vector.mes.i"
1617 #include "gc.mes.i"
1618 #include "reader.mes.i"
1619
1620 #include "gc.mes.environment.i"
1621 #include "lib.mes.environment.i"
1622 #include "math.mes.environment.i"
1623 #include "mes.mes.environment.i"
1624 #include "posix.mes.environment.i"
1625 #include "reader.mes.environment.i"
1626 #include "vector.mes.environment.i"
1627 #else
1628 #include "mes.i"
1629
1630   // Do not sort: Order of these includes define builtins
1631 #include "posix.i"
1632 #include "math.i"
1633 #include "lib.i"
1634 #include "vector.i"
1635 #include "gc.i"
1636 #include "reader.i"
1637
1638 #include "gc.environment.i"
1639 #include "lib.environment.i"
1640 #include "math.environment.i"
1641 #include "mes.environment.i"
1642 #include "posix.environment.i"
1643 #include "reader.environment.i"
1644 #include "vector.environment.i"
1645 #endif
1646
1647   if (g_debug > 1)
1648     {
1649       fputs ("functions: ", STDERR);
1650       fputs (itoa (g_function), STDERR);
1651       fputs ("\n", STDERR);
1652       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1653         {
1654           fputs ("[", STDERR);
1655           fputs (itoa (i), STDERR);
1656           fputs ("]: ", STDERR);
1657           fputs (g_functions[i].name, STDERR);
1658           fputs ("\n", STDERR);
1659         }
1660       fputs ("\n", STDERR);
1661     }
1662
1663   return a;
1664 }
1665
1666 SCM read_input_file_env (SCM);
1667
1668 SCM
1669 load_env (SCM a) ///((internal))
1670 {
1671   r0 = a;
1672   g_stdin = -1;
1673   char boot[128];
1674   char buf[128];
1675   if (getenv ("MES_BOOT"))
1676     strcpy (boot, getenv ("MES_BOOT"));
1677   else
1678     strcpy (boot, "boot-0.scm");
1679   if (getenv ("MES_PREFIX"))
1680     {
1681       strcpy (buf, getenv ("MES_PREFIX"));
1682       strcpy (buf + strlen (buf), "/module");
1683       strcpy (buf + strlen (buf), "/mes/");
1684       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1685       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1686         {
1687           eputs ("MES_PREFIX reading boot-0:");
1688           eputs (buf);
1689           eputs ("\n");
1690         }
1691       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1692     }
1693   if (g_stdin < 0)
1694     {
1695       char const *prefix = MODULEDIR "mes/";
1696       strcpy (buf, prefix);
1697       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1698       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1699         {
1700           eputs ("MODULEDIR reading boot-0:");
1701           eputs (buf);
1702           eputs ("\n");
1703         }
1704       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1705     }
1706   if (g_stdin < 0)
1707     {
1708       strcpy (buf, "module/mes/");
1709       strcpy (buf + strlen (buf), boot);
1710       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1711         {
1712           eputs (". reading boot-0:");
1713           eputs (buf);
1714           eputs ("\n");
1715         }
1716       g_stdin = open (buf, O_RDONLY);
1717     }
1718   if (g_stdin < 0)
1719     {
1720       if (getenv ("MES_DEBUG"))
1721         {
1722           eputs (". reading boot-0:");
1723           eputs (boot);
1724           eputs ("\n");
1725         }
1726       g_stdin = open (boot, O_RDONLY);
1727     }
1728   if (g_stdin < 0)
1729     {
1730       eputs ("mes: boot failed: no such file: ");
1731       eputs (boot);
1732       eputs ("\n");
1733       exit (1);
1734     }
1735
1736   if (!g_function)
1737     r0 = mes_builtins (r0);
1738   r2 = read_input_file_env (r0);
1739   g_stdin = STDIN;
1740   return r2;
1741 }
1742
1743 SCM
1744 bload_env (SCM a) ///((internal))
1745 {
1746 #if __MESC__
1747   char *mo = "mes/read-0-32.mo";
1748   g_stdin = open ("module/mes/read-0-32.mo", O_RDONLY);
1749   char *read0 = MODULEDIR "mes/read-0-32.mo";
1750   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (read0, O_RDONLY);
1751 #else
1752   char *mo ="mes/read-0.mo";
1753   g_stdin = open ("module/mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1754   g_stdin = g_stdin >= 0 ? g_stdin : open (MODULEDIR "mes/read-0.mo", O_RDONLY);
1755 #endif
1756
1757   if (g_stdin < 0)
1758     {
1759       eputs ("no such file: ");eputs (mo);eputs ("\n");
1760       return 1;
1761     } 
1762   assert (getchar () == 'M');
1763   assert (getchar () == 'E');
1764   assert (getchar () == 'S');
1765
1766   if (g_debug)
1767     eputs ("*GOT MES*\n");
1768   g_stack = getchar () << 8;
1769   g_stack += getchar ();
1770
1771   char *p = (char*)g_cells;
1772   int c = getchar ();
1773   while (c != EOF)
1774     {
1775       *p++ = c;
1776       c = getchar ();
1777     }
1778   g_free = (p-(char*)g_cells) / sizeof (struct scm);
1779   gc_peek_frame ();
1780   g_symbols = r1;
1781   g_stdin = STDIN;
1782   r0 = mes_builtins (r0);
1783
1784 #if __GNUC__
1785   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_t, r0);
1786   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_f, r0);
1787 #else
1788   set_env_x (cell_symbol_gnuc, cell_f, r0);
1789   set_env_x (cell_symbol_mesc, cell_t, r0);
1790 #endif
1791
1792   if (g_debug > 1)
1793     {
1794       eputs ("symbols: ");
1795       SCM s = g_symbols;
1796       while (s && s != cell_nil)
1797         {
1798           display_error_ (CAR (s));
1799           eputs (" ");
1800           s = CDR (s);
1801         }
1802       eputs ("\n");
1803       eputs ("functions: ");
1804       eputs (itoa (g_function));
1805       eputs ("\n");
1806       for (int i = 0; i < g_function; i++)
1807         {
1808           eputs ("[");
1809           eputs (itoa (i));
1810           eputs ("]: ");
1811           eputs (g_functions[i].name);
1812           eputs ("\n");
1813         }
1814     }
1815   return r2;
1816 }
1817
1818 #include "vector.c"
1819 #include "gc.c"
1820 #include "reader.c"
1821
1822 int
1823 main (int argc, char *argv[])
1824 {
1825   char *p;
1826   if (p = getenv ("MES_DEBUG"))
1827     g_debug = atoi (p);
1828   if (g_debug)
1829     {
1830       eputs (";;; MODULEDIR=");
1831       eputs (MODULEDIR);eputs ("\n");
1832     }
1833   if (p = getenv ("MES_MAX_ARENA"))
1834     MAX_ARENA_SIZE = atoi (p);
1835   if (p = getenv ("MES_ARENA"))
1836     ARENA_SIZE = atoi (p);
1837   GC_SAFETY = ARENA_SIZE / 400;
1838   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--help"))
1839     return puts ("Usage: mes [--dump|--load] < FILE\n");
1840   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--version"))
1841     {
1842       puts ("Mes ");puts (VERSION);puts ("\n");
1843       return 0;
1844     };
1845   g_stdin = STDIN;
1846   g_stdout = STDOUT;
1847   r0 = mes_environment ();
1848
1849   SCM program = (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--load"))
1850     ? bload_env (r0) : load_env (r0);
1851   g_tiny = argc > 2 && !strcmp (argv[2], "--tiny");
1852   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--dump"))
1853     return dump ();
1854
1855   SCM lst = cell_nil;
1856   for (int i=argc-1; i>=0; i--) lst = cons (MAKE_STRING (cstring_to_list (argv[i])), lst);
1857   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0); // FIXME
1858   r0 = acons (cell_symbol_argv, lst, r0);
1859   push_cc (r2, cell_unspecified, r0, cell_unspecified);
1860   if (g_debug > 1)
1861     {
1862       eputs ("program: ");
1863       write_error_ (r1);
1864       eputs ("\n");
1865     }
1866   r3 = cell_vm_begin_expand;
1867   r1 = eval_apply ();
1868   write_error_ (r1);
1869   eputs ("\n");
1870   if (g_debug)
1871     {
1872       gc (g_stack);
1873       eputs ("\ngc stats: [");
1874       eputs (itoa (g_free));
1875       eputs ("]\n");
1876     }
1877   return 0;
1878 }