Draft implementation of application analysis.
[scheme.forth.jl.git] / src / scheme.4th
1 vocabulary scheme
2 scheme definitions
3
4 include term-colours.4th
5 include defer-is.4th
6 include goto.4th
7 include catch-throw.4th
8 include integer.4th
9 include float.4th
10
11 include debugging.4th
12
13 defer read
14 defer expand
15 defer analyze
16 defer eval
17 defer print
18
19 defer collect-garbage
20
21 \ ---- Types ---- {{{
22
23 variable nexttype
24 0 nexttype !
25 : make-type
26     create nexttype @ ,
27     1 nexttype +!
28     does> @ ;
29
30 make-type fixnum-type
31 make-type flonum-type
32 make-type ratnum-type
33 make-type boolean-type
34 make-type character-type
35 make-type string-type
36 make-type nil-type
37 make-type none-type
38 make-type pair-type
39 make-type symbol-type
40 make-type primitive-proc-type
41 make-type compound-proc-type
42 make-type port-type
43 : istype? ( obj type -- obj bool )
44     over = ;
45
46 \ }}}
47
48 \ ---- Exceptions ---- {{{
49
50 variable nextexception
51 1 nextexception !
52 : make-exception 
53     create nextexception @ ,
54     1 nextexception +!
55     does> @ ;
56
57 : except-message:
58     bold fg red
59     ." Exception: "
60 ;
61
62 make-exception recoverable-exception
63 make-exception unrecoverable-exception
64
65 : throw reset-term throw ;
66
67 \ }}}
68
69 \ ---- List-structured memory ---- {{{
70
71 20000 constant scheme-memsize
72
73 create car-cells scheme-memsize allot
74 create car-type-cells scheme-memsize allot
75 create cdr-cells scheme-memsize allot
76 create cdr-type-cells scheme-memsize allot
77
78 create nextfrees scheme-memsize allot
79 :noname
80     scheme-memsize 0 do
81         i 1+ nextfrees i + !
82     loop
83 ; execute
84         
85 variable nextfree
86 0 nextfree !
87
88 : inc-nextfree
89     nextfrees nextfree @ + @
90     nextfree !
91
92     nextfree @ scheme-memsize >= if
93         collect-garbage
94     then
95
96     nextfree @ scheme-memsize >= if
97         except-message: ." Out of memory!" unrecoverable-exception throw
98     then
99 ;
100
101 : cons ( car-obj cdr-obj -- pair-obj )
102     cdr-type-cells nextfree @ + !
103     cdr-cells nextfree @ + !
104     car-type-cells nextfree @ + !
105     car-cells nextfree @ + !
106
107     nextfree @ pair-type
108     inc-nextfree
109 ;
110
111 : car ( pair-obj -- car-obj )
112     drop
113     dup car-cells + @ swap
114     car-type-cells + @
115 ;
116
117 : cdr ( pair-obj -- car-obj )
118     drop
119     dup cdr-cells + @ swap
120     cdr-type-cells + @
121 ;
122
123 : set-car! ( obj pair-obj -- )
124     drop dup
125     rot swap  car-type-cells + !
126     car-cells + !
127 ;
128
129 : set-cdr! ( obj pair-obj -- )
130     drop dup
131     rot swap  cdr-type-cells + !
132     cdr-cells + !
133 ;
134
135 : nil 0 nil-type ;
136 : nil? nil-type istype? ;
137
138 : none 0 none-type ;
139 : none? none-type istype? ;
140
141 : objvar create nil swap , , ;
142
143 : value@ ( objvar -- val ) @ ;
144 : type@ ( objvar -- type ) 1+ @ ;
145 : value! ( newval objvar -- ) ! ;
146 : type! ( newtype objvar -- ) 1+ ! ;
147 : obj! ( newobj objvar -- ) dup rot swap 1+ ! ! ; 
148 : obj@ ( objvar -- obj ) dup @ swap 1+ @ ; 
149
150 : objeq? ( obj obj -- bool )
151     rot = -rot = and ;
152
153 : 2rot ( a1 a2 b1 b2 c1 c2 -- b1 b2 c1 c2 a1 a2 )
154     >R >R ( a1 a2 b1 b2 )
155     2swap ( b1 b2 a1 a2 )
156     R> R> ( b1 b2 a1 a2 c1 c2 )
157     2swap
158 ;
159
160 : -2rot ( a1 a2 b1 b2 c1 c2 -- c1 c2 a1 a2 b1 b2 )
161     2swap ( a1 a2 c1 c2 b1 b2 )
162     >R >R ( a1 a2 c1 c2 )
163     2swap ( c1 c2 a1 a2 )
164     R> R>
165 ;
166
167 : 2pick ( an bn an-1 bn-1 ... a0 b0 n -- an bn an-1 bn-1 ... a0 b0 an bn )
168     2* 1+ dup
169     >R pick R> pick ;
170
171 \ }}}
172
173 \ ---- Pre-defined symbols ---- {{{
174
175 objvar symbol-table
176
177 : duplicate-charlist ( charlist -- copy )
178     nil? false = if
179         2dup car 2swap cdr recurse cons
180     then ;
181
182 : charlist-equiv ( charlist charlist -- bool )
183
184     2over 2over
185
186     \ One or both nil
187     nil? -rot 2drop
188     if
189         nil? -rot 2drop
190         if
191             2drop 2drop true exit
192         else
193             2drop 2drop false exit
194         then
195     else
196         nil? -rot 2drop
197         if
198             2drop 2drop false exit
199         then
200     then
201
202     2over 2over
203
204     \ Neither nil
205     car drop -rot car drop = if
206             cdr 2swap cdr recurse
207         else
208             2drop 2drop false
209     then
210 ;
211
212 : charlist>symbol ( charlist -- symbol-obj )
213
214     symbol-table obj@
215
216     begin
217         nil? false =
218     while
219         2over 2over
220         car drop pair-type
221         charlist-equiv if
222             2swap 2drop
223             car
224             exit
225         else
226             cdr
227         then
228     repeat
229
230     2drop
231     drop symbol-type 2dup
232     symbol-table obj@ cons
233     symbol-table obj!
234 ;
235
236
237 : cstr>charlist ( addr n -- charlist )
238     dup 0= if
239         2drop nil
240     else
241         2dup drop @ character-type 2swap
242         swap 1+ swap 1-
243         recurse
244
245         cons
246     then
247 ;
248
249 : create-symbol ( -- )
250     bl word
251     count
252
253     cstr>charlist
254     charlist>symbol
255
256     create swap , ,
257     does> dup @ swap 1+ @
258 ;
259
260 create-symbol quote             quote-symbol
261 create-symbol quasiquote        quasiquote-symbol
262 create-symbol unquote           unquote-symbol
263 create-symbol unquote-splicing  unquote-splicing-symbol
264 create-symbol define            define-symbol
265 create-symbol define-macro      define-macro-symbol
266 create-symbol set!              set!-symbol
267 create-symbol ok                ok-symbol
268 create-symbol if                if-symbol
269 create-symbol lambda            lambda-symbol
270 create-symbol Î»                 Î»-symbol
271 create-symbol eof               eof-symbol
272 create-symbol no-match          no-match-symbol
273
274 \ Symbol to be bound to welcome message procedure by library
275 create-symbol welcome           welcome-symbol
276
277 \ }}}
278
279 \ ---- Port I/O ----  {{{
280
281 ( Ports are pairs with the fid in the car and the peek buffer in the cdr. )
282
283 : fileport>fid ( fileport -- fid )
284     drop pair-type car drop ;
285
286 : get-last-peek ( fileport -- char/nil )
287     drop pair-type cdr ;
288
289 : set-last-peek ( char/nil fileport -- )
290     drop pair-type set-cdr!
291 ;
292
293 : fid>fileport ( fid -- fileport )
294     fixnum-type nil cons drop port-type ;
295
296 : open-input-file ( addr n -- fileport )
297     r/o open-file drop fid>fileport
298 ;
299
300 : close-port ( fileport -- )
301     fileport>fid close-file drop
302 ;
303
304 objvar console-i/o-port
305 0 fixnum-type nil cons drop port-type console-i/o-port obj!
306
307 objvar current-input-port
308 console-i/o-port obj@ current-input-port obj!
309
310 : read-char ( port -- char ) 
311     2dup get-last-peek nil? if
312         2drop
313         2dup console-i/o-port obj@ objeq? if
314             2drop
315             key character-type
316         else
317             fileport>fid pad 1 rot read-file 0= if
318                 eof-symbol
319             else
320                 pad @ character-type
321             then
322         then
323     else
324         nil 2rot set-cdr!
325     then
326 ;
327
328 : peek-char ( port -- char )
329     2dup get-last-peek nil? if
330         2drop 2dup read-char
331         2dup 2rot set-last-peek
332     else
333         2swap 2drop
334     then
335 ;
336
337 variable read-line-buffer-span
338 variable read-line-buffer-offset
339
340 ( Hack to save original read-line while we transition to new one. )
341 : orig-read-line immediate
342     ['] read-line , ;
343
344 : read-line ( port -- string )
345
346     2dup get-last-peek
347     nil? if
348         2drop
349         0 read-line-buffer-offset !
350     else
351         2over nil 2swap set-last-peek
352         2dup drop '\n' = if
353             2drop nil nil cons exit
354         else
355             drop pad !
356             1 read-line-buffer-offset !
357         then
358     then
359
360     2dup console-i/o-port obj@ objeq? if
361         2drop
362         pad read-line-buffer-offset @ + 200 expect cr
363         span @ read-line-buffer-offset @ + read-line-buffer-span !
364     else
365         pad read-line-buffer-offset @ + 200 2over fileport>fid orig-read-line
366         drop swap read-line-buffer-offset @ + read-line-buffer-span !
367     then
368
369     nil
370     
371     begin
372         read-line-buffer-span @ 0>
373     while
374         pad read-line-buffer-span @ 1- + @ character-type 2swap cons
375         -1 read-line-buffer-span +!
376     repeat
377
378     nil? if
379         nil cons drop string-type
380     else
381         drop string-type
382     then
383 ;
384
385 : read-port ( fileport -- obj )
386     current-input-port obj!
387     read ;
388
389 : read-console ( -- obj )
390     console-i/o-port obj@ read-port ;
391
392 \ }}}
393
394 \ ---- Environments ---- {{{
395
396 : enclosing-env ( env -- env )
397     cdr ;
398
399 : first-frame ( env -- frame )
400     car ;
401
402 : make-frame ( vars vals -- frame )
403     cons ;
404
405 : frame-vars ( frame -- vars )
406     car ;
407
408 : frame-vals ( frame -- vals )
409     cdr ;
410
411 : add-binding ( var val frame -- )
412     2swap 2over frame-vals cons
413     2over set-cdr!
414     2swap 2over frame-vars cons
415     2swap set-car!
416 ;
417
418 : extend-env ( vars vals env -- env )
419     >R >R
420     make-frame
421     R> R>
422     cons
423 ;
424
425 objvar vars
426 objvar vals
427
428 : get-vars-vals-frame ( var frame -- bool )
429     2dup frame-vars vars obj!
430     frame-vals vals obj!
431
432     begin
433         vars obj@ nil objeq? false =
434     while
435         2dup vars obj@ car objeq? if
436             2drop true
437             exit
438         then
439
440         vars obj@ cdr vars obj!
441         vals obj@ cdr vals obj!
442     repeat
443
444     2drop false
445 ;
446
447 : get-vars-vals ( var env -- vars? vals? bool )
448
449     begin
450         nil? false =
451     while
452         2over 2over first-frame
453         get-vars-vals-frame if
454             2drop 2drop
455             vars obj@ vals obj@ true
456             exit
457         then
458
459         enclosing-env
460     repeat
461
462     2drop 2drop
463     false
464 ;
465
466 hide vars
467 hide vals
468
469 objvar var
470
471 : lookup-var ( var env -- val )
472     2over var obj!
473     get-vars-vals if
474         2swap 2drop car
475     else
476         except-message: ." tried to read unbound variable '" var obj@ print ." '." recoverable-exception  throw
477     then
478 ;
479
480 : set-var ( var val env -- )
481     >R >R 2swap R> R> ( val var env )
482     2over var obj!
483     get-vars-vals if
484         2swap 2drop ( val vals )
485         set-car!
486     else
487         except-message: ." tried to set unbound variable '" var obj@ print ." '." recoverable-exception throw
488     then
489 ;
490
491 hide var
492
493 objvar env
494
495 : define-var ( var val env -- )
496     env obj! 
497
498     2over env obj@ ( var val var env )
499     get-vars-vals if
500         2swap 2drop ( var val vals )
501         set-car!
502         2drop
503     else
504         env obj@
505         first-frame ( var val frame )
506         add-binding
507     then
508 ;
509
510 hide env
511
512 : make-procedure ( params body env -- proc )
513     nil
514     cons cons cons
515     drop compound-proc-type
516 ;
517
518 objvar global-env
519 nil nil nil extend-env
520 global-env obj!
521
522 \ }}}
523
524 \ ---- Primitives ---- {{{
525
526 : make-primitive ( cfa -- )
527     bl word
528     count
529
530     cstr>charlist
531     charlist>symbol
532   
533     rot primitive-proc-type ( var prim )
534     global-env obj@ define-var
535 ;
536
537 : ensure-arg-count ( args n -- )
538     dup 0= if
539         drop nil objeq? false = if
540             except-message: ." Too many arguments for primitive procedure." recoverable-exception throw
541         then
542     else
543         -rot nil? if
544             except-message: ." Too few arguments for primitive procedure." recoverable-exception  throw
545         then
546         
547         cdr rot 1- recurse
548     then
549 ;
550
551 : ensure-arg-type-and-count ( tn tn-1 ... t2 t1 args n -- )
552     dup 0= if
553         drop nil objeq? false = if
554             except-message: ." Too many arguments for primitive procedure." recoverable-exception throw
555         then
556     else
557         -rot nil? if
558             except-message: ." Too few arguments for primitive procedure." recoverable-exception throw
559         then
560
561         2dup cdr 2swap car ( ... t1 n args' arg1 )
562         2rot 1- swap 2swap rot ( ... args' n-1 arg1 t1 )
563         istype? false = if
564             except-message: ." Incorrect type for primitive procedure." recoverable-exception throw
565         then
566
567         2drop recurse
568     then
569
570 ;
571
572 : push-args-to-stack ( args -- arg1 arg2 ... argn )
573     begin
574         nil? false =
575     while
576         2dup car 2swap cdr
577     repeat
578
579     2drop
580 ;
581
582 : add-fa-checks ( cfa n -- cfa' )
583     here current @ 1+ dup @ , !
584     0 ,
585     here -rot
586     docol ,
587     ['] 2dup , ['] lit , , ['] ensure-arg-count ,
588     ['] push-args-to-stack ,
589     ['] lit , , ['] execute ,
590     ['] exit ,
591 ;
592
593 : add-fa-type-checks ( cfa t1 t2 ... tn n -- cfa' )
594     here current @ 1+ dup @ , !
595     0 ,
596     here >R
597     docol ,
598     ['] 2dup ,
599     ['] >R , ['] >R ,
600
601     dup ( cfa t1 t2 ... tn n m )
602     
603     begin
604         ?dup 0>
605     while
606         rot ['] lit , , ( cfa t1 t2 ... tn-1 n m )
607         1-
608     repeat
609
610     ['] R> , ['] R> ,
611
612     ['] lit , , ['] ensure-arg-type-and-count ,
613
614     ['] push-args-to-stack ,
615     ['] lit , , ['] execute ,
616     ['] exit ,
617
618     R>
619 ;
620
621 : make-fa-primitive ( cfa n -- )
622     add-fa-checks make-primitive ;
623
624 : make-fa-type-primitive ( cfa t1 t2 ... tn n -- )
625     add-fa-type-checks make-primitive ;
626
627 : arg-type-error
628             bold fg red ." Incorrect argument type." reset-term cr
629             abort
630 ;
631
632 : ensure-arg-type ( arg type -- arg )
633     istype? false = if
634         except-message: ." Incorrect argument type for primitive procedure." recoverable-exception throw
635     then
636 ;
637
638
639 \ }}}
640
641 \ ---- Macros ---- {{{
642
643 objvar macro-table
644
645 ( Look up macro in macro table. Returns nil if
646   no macro is found. )
647 : lookup-macro ( name_symbol -- proc )
648
649     symbol-type istype? invert if
650         \ Early exit if argument is not a symbol
651         2drop nil exit
652     then
653     
654     macro-table obj@
655
656     begin
657         nil? false =
658     while
659         2over 2over
660         car car objeq? if
661             2swap 2drop
662             car cdr
663             exit
664         then
665
666         cdr
667     repeat
668
669     2swap 2drop
670 ;
671
672 : make-macro ( name_symbol params body env -- )
673     make-procedure
674
675     2swap ( proc name_symbol )
676
677     macro-table obj@
678
679     begin
680         nil? false =
681     while
682         2over 2over ( proc name table name table )
683         car car objeq? if
684             2swap 2drop ( proc table )
685             car ( proc entry )
686             set-cdr!
687             exit
688         then
689
690         cdr
691     repeat
692
693     2drop
694
695     2swap cons
696     macro-table obj@ cons
697     macro-table obj!
698 ;
699
700 \ }}}
701
702 \ ---- Read ---- {{{
703
704 variable parse-idx
705 variable stored-parse-idx
706 create parse-str 161 allot
707 variable parse-str-span
708
709 create parse-idx-stack 10 allot 
710 variable parse-idx-sp
711 parse-idx-stack parse-idx-sp !
712
713 : push-parse-idx
714     parse-idx @ parse-idx-sp @ !
715     1 parse-idx-sp +!
716 ;
717
718 : pop-parse-idx
719     parse-idx-sp @ parse-idx-stack <= abort" Parse index stack underflow."
720
721     1 parse-idx-sp -!
722
723     parse-idx-sp @ @ parse-idx ! ;
724
725
726 : append-newline
727     '\n' parse-str parse-str-span @ + !
728     1 parse-str-span +! ;
729
730 : append-eof
731     4 parse-str parse-str-span @ + !
732     1 parse-str-span +!  ;
733
734 : empty-parse-str
735     0 parse-str-span !
736     0 parse-idx ! ;
737
738 : getline
739     current-input-port obj@ console-i/o-port obj@ objeq? if
740         parse-str 160 expect cr
741         span @ parse-str-span !
742     else
743         parse-str 160 current-input-port obj@ fileport>fid orig-read-line
744         drop swap parse-str-span !
745
746         parse-str-span @ 0= and if append-eof then
747     then
748     append-newline
749     0 parse-idx ! ;
750
751 : inc-parse-idx
752     1 parse-idx +! ;
753
754 : dec-parse-idx
755     1 parse-idx -! ;
756
757 : charavailable? ( -- bool )
758     parse-str-span @ parse-idx @ > ;
759
760 : nextchar ( -- char )
761     charavailable? false = if getline then
762     parse-str parse-idx @ + @ ;
763
764 : '\t' 9 ;
765 : whitespace? ( -- bool )
766     nextchar BL = 
767     nextchar '\n' =
768     nextchar '\t' =
769     or or ;
770
771 : EOF 4 ; 
772 : eof? ( -- bool )
773     nextchar EOF = ;
774
775 : delim? ( -- bool )
776     whitespace?
777     nextchar [char] ( = or
778     nextchar [char] ) = or
779 ;
780
781 : commentstart? ( -- bool )
782     nextchar [char] ; = ;
783
784 : eatspaces
785
786     false \ Indicates whether or not we're eating a comment
787
788     begin
789         dup whitespace? or commentstart? or
790     while
791         dup nextchar '\n' = and if
792             invert \ Stop eating comment
793         else
794             dup false = commentstart? and if   
795                 invert \ Begin eating comment
796             then
797         then
798
799         inc-parse-idx
800     repeat
801     drop
802 ;
803
804 : digit? ( -- bool )
805     nextchar [char] 0 >=
806     nextchar [char] 9 <=
807     and ;
808
809 : minus? ( -- bool )
810     nextchar [char] - = ;
811
812 : plus? ( -- bool )
813     nextchar [char] + = ;
814
815 : fixnum? ( -- bool )
816     minus? plus? or if
817         inc-parse-idx
818
819         delim? if
820             dec-parse-idx
821             false exit
822         else
823             dec-parse-idx
824         then
825     else
826         digit? false = if
827             false exit
828         then
829     then
830
831     push-parse-idx
832     inc-parse-idx
833
834     begin digit? while
835         inc-parse-idx
836     repeat
837
838     delim? pop-parse-idx
839 ;
840
841 : flonum? ( -- bool )
842     push-parse-idx
843
844     minus? plus? or if
845         inc-parse-idx
846     then
847
848     \ Record starting parse idx:
849     \ Want to detect whether any characters (following +/-) were eaten.
850     parse-idx @
851
852     begin digit? while
853             inc-parse-idx
854     repeat
855
856     [char] . nextchar = if
857         inc-parse-idx
858         begin digit? while
859                 inc-parse-idx
860         repeat
861     then
862
863     [char] e nextchar = [char] E nextchar = or if
864         inc-parse-idx
865
866         minus? plus? or if
867             inc-parse-idx
868         then
869
870         digit? invert if
871             drop pop-parse-idx false exit
872         then
873
874         begin digit? while
875                 inc-parse-idx
876         repeat
877     then
878
879     \ This is a real number if characters were
880     \ eaten and the next characer is a delimiter.
881     parse-idx @ < delim? and
882
883     pop-parse-idx
884 ;
885
886 : ratnum? ( -- bool )
887     push-parse-idx
888
889     minus? plus? or if
890         inc-parse-idx
891     then
892
893     digit? invert if
894         pop-parse-idx false exit
895     else
896         inc-parse-idx
897     then
898
899     begin digit? while
900         inc-parse-idx
901     repeat
902
903     [char] / nextchar <> if
904         pop-parse-idx false exit
905     else
906         inc-parse-idx
907     then
908
909     digit? invert if
910         pop-parse-idx false exit
911     else
912         inc-parse-idx
913     then
914
915     begin digit? while
916         inc-parse-idx
917     repeat
918
919     delim? pop-parse-idx
920 ;
921
922 : boolean? ( -- bool )
923     nextchar [char] # <> if false exit then
924
925     push-parse-idx
926     inc-parse-idx
927
928     nextchar [char] t <>
929     nextchar [char] f <>
930     and if pop-parse-idx false exit then
931
932     inc-parse-idx
933     delim? if
934         pop-parse-idx
935         true
936     else
937         pop-parse-idx
938         false
939     then
940 ;
941
942 : str-equiv? ( str -- bool )
943
944     push-parse-idx
945
946     true -rot
947
948     swap dup rot + swap
949
950     do
951         i @ nextchar <> if
952             drop false
953             leave
954         then
955
956         inc-parse-idx
957     loop
958
959     delim? false = if drop false then
960
961     pop-parse-idx
962 ;
963
964 : character? ( -- bool )
965     nextchar [char] # <> if false exit then
966
967     push-parse-idx
968     inc-parse-idx
969
970     nextchar [char] \ <> if pop-parse-idx false exit then
971
972     inc-parse-idx
973
974     S" newline" str-equiv? if pop-parse-idx true exit then
975     S" space" str-equiv? if pop-parse-idx true exit then
976     S" tab" str-equiv? if pop-parse-idx true exit then
977
978     charavailable? false = if pop-parse-idx false exit then
979
980     pop-parse-idx true
981 ;
982
983 : pair? ( -- bool )
984     nextchar [char] ( = ;
985
986 : string? ( -- bool )
987     nextchar [char] " = ;
988
989 : readfixnum ( -- fixnum )
990     plus? minus? or if
991         minus?
992         inc-parse-idx
993     else
994         false
995     then
996
997     0
998
999     begin digit? while
1000         10 * nextchar [char] 0 - +
1001         inc-parse-idx
1002     repeat
1003
1004     swap if negate then
1005
1006     fixnum-type
1007 ;
1008
1009 : readflonum ( -- flonum )
1010     readfixnum drop
1011     dup 0< swap abs i->f
1012
1013     [char] . nextchar = if
1014         inc-parse-idx
1015
1016         10.0 ( f exp )
1017
1018         begin digit? while
1019             nextchar [char] 0 - i->f ( f exp d )
1020             over f/ rot f+ ( exp f' )
1021             swap 10.0 f* ( f' exp' )
1022             inc-parse-idx
1023         repeat
1024
1025         drop
1026     then
1027
1028     [char] e nextchar = [char] E nextchar = or if
1029         inc-parse-idx
1030         10.0
1031         readfixnum drop i->f
1032         f^ f*
1033     then
1034
1035     swap if
1036         -1.0 f*
1037     then
1038
1039     flonum-type
1040 ;
1041
1042 : make-rational ( fixnum fixnum -- ratnum|fixnum )
1043     drop swap drop
1044     simplify
1045
1046     dup 1 = if
1047         drop fixnum-type
1048     else
1049         fixnum-type swap fixnum-type
1050         cons drop ratnum-type
1051     then
1052 ;
1053
1054 : readratnum ( -- ratnum )
1055     readfixnum inc-parse-idx readfixnum
1056     make-rational
1057 ;
1058
1059 : readbool ( -- bool-obj )
1060     inc-parse-idx
1061     
1062     nextchar [char] f = if
1063         false
1064     else
1065         true
1066     then
1067
1068     inc-parse-idx
1069
1070     boolean-type
1071 ;
1072
1073 : readchar ( -- char-obj )
1074     inc-parse-idx
1075     inc-parse-idx
1076
1077     S" newline" str-equiv? if 7 parse-idx +! '\n' character-type exit then
1078     S" space" str-equiv? if 5 parse-idx +! bl character-type exit then
1079     S" tab" str-equiv? if 3 parse-idx +! 9 character-type exit then
1080
1081     nextchar character-type
1082
1083     inc-parse-idx
1084 ;
1085
1086 : readstring ( -- charlist )
1087
1088     nil nil
1089
1090     begin
1091         nextchar [char] " <>
1092     while
1093         nextchar [char] \ = if
1094             inc-parse-idx
1095             nextchar case
1096                 [char] n of '\n' endof
1097                 [char] " of [char] " endof
1098                 [char] \
1099             endcase
1100         else
1101             nextchar
1102         then
1103         inc-parse-idx character-type
1104         nil cons
1105
1106         ( firstchar prevchar thischar )
1107
1108         2swap nil? if
1109             2drop 2swap 2drop 2dup  ( thischar thischar )
1110         else
1111             ( firstchar thischar prevchar )
1112             2over 2swap  set-cdr! ( firstchar thischar )
1113         then
1114     repeat
1115
1116     \ Discard previous character
1117     2drop
1118
1119     inc-parse-idx
1120     delim? false = if
1121         bold fg red
1122         ." No delimiter following right double quote. Aborting." cr
1123         reset-term abort
1124     then
1125
1126     dec-parse-idx
1127
1128     nil? if
1129         nil cons
1130     then
1131     drop string-type
1132 ;
1133
1134 : readsymbol ( -- charlist )
1135     delim? if nil exit then
1136
1137     nextchar inc-parse-idx character-type
1138
1139     recurse
1140
1141     cons
1142 ;
1143
1144 : readpair ( -- pairobj )
1145     eatspaces
1146
1147     \ Empty lists
1148     nextchar [char] ) = if
1149         inc-parse-idx
1150
1151         delim? false = if
1152             bold fg red
1153             ." No delimiter following right paren. Aborting." cr
1154             reset-term abort
1155         then
1156
1157         dec-parse-idx
1158
1159         0 nil-type exit
1160     then
1161
1162     \ Read first pair element
1163     read
1164
1165     \ Pairs
1166     eatspaces
1167     nextchar [char] . = if
1168         inc-parse-idx
1169
1170         delim? false = if
1171             bold fg red
1172             ." No delimiter following '.'. Aborting." cr
1173             reset-term abort
1174         then
1175
1176         eatspaces read
1177     else
1178         recurse
1179     then
1180
1181     eatspaces
1182
1183     cons
1184 ;
1185
1186 \ Parse a scheme expression
1187 :noname ( -- obj )
1188
1189     eatspaces
1190
1191     fixnum? if
1192         readfixnum
1193         exit
1194     then
1195
1196     flonum? if
1197         readflonum
1198         exit
1199     then
1200
1201     ratnum? if
1202         readratnum
1203         exit
1204     then
1205
1206     boolean? if
1207         readbool
1208         exit
1209     then
1210
1211     character? if
1212         readchar
1213         exit
1214     then
1215
1216     string? if
1217         inc-parse-idx
1218
1219         readstring
1220
1221         nextchar [char] " <> if
1222             bold red ." Missing closing double-quote." reset-term cr
1223             abort
1224         then
1225
1226         inc-parse-idx
1227
1228         exit
1229     then
1230
1231     pair? if
1232         inc-parse-idx
1233
1234         eatspaces
1235
1236         readpair
1237
1238         eatspaces
1239
1240         nextchar [char] ) <> if
1241             bold red ." Missing closing paren." reset-term cr
1242             abort
1243         then
1244
1245         inc-parse-idx
1246
1247         exit
1248     then
1249
1250     nextchar [char] ' = if
1251         inc-parse-idx
1252         quote-symbol recurse nil cons cons exit
1253     then
1254
1255     nextchar [char] ` = if
1256         inc-parse-idx
1257         quasiquote-symbol recurse nil cons cons exit
1258     then
1259
1260     nextchar [char] , = if
1261         inc-parse-idx
1262         nextchar [char] @ = if
1263             inc-parse-idx
1264             unquote-splicing-symbol recurse nil cons cons exit
1265         else
1266             unquote-symbol recurse nil cons cons exit
1267         then
1268     then
1269
1270     eof? if
1271         EOF character-type
1272         inc-parse-idx
1273         exit
1274     then
1275
1276     \ Anything else is parsed as a symbol
1277     readsymbol charlist>symbol
1278
1279     \ Replace Î» with lambda
1280     2dup Î»-symbol objeq? if
1281         2drop lambda-symbol
1282     then
1283     
1284
1285 ; is read
1286
1287 \ }}}
1288
1289 \ ---- Eval ---- {{{
1290
1291 : self-evaluating? ( obj -- obj bool )
1292     boolean-type istype? if true exit then
1293     fixnum-type istype? if true exit then
1294     flonum-type istype? if true exit then
1295     ratnum-type istype? if true exit then
1296     character-type istype? if true exit then
1297     string-type istype? if true exit then
1298     nil-type istype? if true exit then
1299     none-type istype? if true exit then
1300
1301     false
1302 ;
1303
1304 : tagged-list? ( obj tag-obj -- obj bool )
1305     2over 
1306     pair-type istype? false = if
1307         2drop 2drop false
1308     else
1309         car objeq?
1310     then ;
1311
1312 : quote? ( obj -- obj bool )
1313     quote-symbol tagged-list?  ;
1314
1315 : quote-body ( quote-obj -- quote-body-obj )
1316     cdr car ;
1317
1318 : quasiquote? ( obj -- obj bool )
1319     quasiquote-symbol tagged-list? ;
1320
1321 : unquote? ( obj -- obj bool )
1322     unquote-symbol tagged-list? ;
1323
1324 : unquote-splicing? ( obj -- obj bool )
1325     unquote-splicing-symbol tagged-list? ;
1326
1327 : eval-unquote ( env obj -- res )
1328     cdr ( env args )
1329
1330     nil? if
1331         except-message: ." no arguments to unquote." recoverable-exception throw
1332     then
1333
1334     2dup cdr
1335     nil? false = if
1336         except-message: ." too many arguments to unquote." recoverable-exception throw
1337     then
1338
1339     2drop car 2swap eval
1340 ;
1341
1342 ( Create a new list from elements of l1 consed on to l2 )
1343 : join-lists ( l2 l1 -- l3 )
1344     nil? if 2drop exit then
1345
1346     2dup car
1347     -2rot cdr
1348     recurse cons
1349 ;
1350
1351 defer eval-quasiquote-item
1352 : eval-quasiquote-pair ( env obj -- res )
1353     2over 2over ( env obj env obj )
1354
1355     cdr eval-quasiquote-item
1356
1357     -2rot car ( cdritem env objcar )
1358
1359     unquote-splicing? if
1360         eval-unquote ( cdritems caritem )
1361
1362         2swap nil? if
1363             2drop
1364         else
1365             2swap join-lists
1366         then
1367     else
1368         eval-quasiquote-item ( cdritems caritem )
1369         2swap cons
1370     then
1371
1372 ;
1373
1374 :noname ( env obj )
1375     nil? if
1376         2swap 2drop exit
1377     then
1378
1379     unquote? if
1380         eval-unquote exit
1381     then
1382
1383     pair-type istype? if
1384         eval-quasiquote-pair exit
1385     then
1386
1387     2swap 2drop
1388 ; is eval-quasiquote-item
1389
1390 : eval-quasiquote ( obj env -- res )
1391     2swap cdr ( env args )
1392
1393     nil? if
1394         except-message: ." no arguments to quasiquote." recoverable-exception throw
1395     then
1396
1397     2dup cdr ( env args args-cdr )
1398     nil? false = if
1399         except-message: ." too many arguments to quasiquote." recoverable-exception throw
1400     then
1401
1402     2drop car ( env arg )
1403
1404     eval-quasiquote-item
1405 ;
1406
1407 : variable? ( obj -- obj bool )
1408     symbol-type istype? ;
1409
1410 : definition? ( obj -- obj bool )
1411     define-symbol tagged-list? ;
1412
1413 : definition-var ( obj -- var )
1414     cdr car ;
1415
1416 : definition-val ( obj -- val )
1417     cdr cdr car ;
1418
1419 : eval-definition ( obj env -- res )
1420     2swap
1421     2over 2over
1422     definition-val 2swap
1423     eval
1424
1425     2swap definition-var 2swap
1426
1427     2rot
1428     define-var
1429
1430     ok-symbol
1431 ;
1432
1433 : assignment? ( obj -- obj bool )
1434     set!-symbol tagged-list? ;
1435
1436 : assignment-var ( obj -- var )
1437     cdr car ;
1438     
1439 : assignment-val ( obj -- val )
1440     cdr cdr car ;
1441
1442 : eval-assignment ( obj env -- res )
1443     2swap 
1444     2over 2over ( env obj env obj )
1445     assignment-val 2swap ( env obj valexp env )
1446     eval  ( env obj val )
1447     
1448     2swap assignment-var 2swap ( env var val )
1449
1450     2rot ( var val env )
1451     set-var
1452
1453     ok-symbol
1454 ;
1455
1456 : macro-definition? ( obj -- obj bool )
1457     define-macro-symbol tagged-list? ;
1458
1459 : macro-definition-name ( exp -- mname )
1460     cdr car car ;
1461
1462 : macro-definition-params ( exp -- params )
1463     cdr car cdr ;
1464
1465 : macro-definition-body ( exp -- body )
1466     cdr cdr ;
1467
1468 objvar env
1469 : eval-define-macro ( obj env -- res )
1470     env obj!
1471
1472     2dup macro-definition-name 2swap ( name obj )
1473     2dup macro-definition-params 2swap ( name params obj )
1474     macro-definition-body ( name params body )
1475
1476     env obj@ ( name params body env )
1477
1478     make-macro
1479
1480     ok-symbol
1481 ;
1482 hide env
1483
1484 : if? ( obj -- obj bool )
1485     if-symbol tagged-list? ;
1486
1487 : if-predicate ( ifobj -- pred )
1488     cdr car ;
1489
1490 : if-consequent ( ifobj -- conseq )
1491     cdr cdr car ;
1492
1493 : if-alternative ( ifobj -- alt|none )
1494     cdr cdr cdr
1495     nil? if
1496         2drop none
1497     else
1498         car
1499     then ;
1500
1501 : false? ( boolobj -- boolean )
1502     boolean-type istype? if
1503         false boolean-type objeq?
1504     else
1505         2drop false
1506     then
1507 ;
1508
1509 : true? ( boolobj -- bool )
1510     false? invert ;
1511
1512 : lambda? ( obj -- obj bool )
1513     lambda-symbol tagged-list? ;
1514
1515 : lambda-parameters ( obj -- params )
1516     cdr car ;
1517
1518 : lambda-body ( obj -- body )
1519     cdr cdr ;
1520
1521 : eval-sequence ( explist env -- finalexp env )
1522     ( Evaluates all bar the final expressions in
1523       an an expression list. The final expression
1524       is returned to allow for tail optimization. )
1525
1526     2swap ( env explist )
1527
1528     \ Abort on empty list
1529     nil? if
1530         2drop none
1531         2swap exit
1532     then
1533
1534     begin
1535         2dup cdr ( env explist nextexplist )
1536         nil? false =
1537     while
1538         -2rot car 2over ( nextexplist env exp env )
1539         eval
1540         2drop \ discard result
1541         2swap ( env nextexplist )
1542     repeat
1543
1544     2drop car 2swap ( finalexp env )
1545 ;
1546
1547 : application? ( obj -- obj bool )
1548     pair-type istype? ;
1549
1550 : operator ( obj -- operator )
1551     car ;
1552
1553 : operands ( obj -- operands )
1554     cdr ;
1555
1556 : nooperands? ( operands -- bool )
1557     nil objeq? ;
1558
1559 : first-operand ( operands -- operand )
1560     car ;
1561
1562 : rest-operands ( operands -- other-operands )
1563     cdr ;
1564
1565 : list-of-vals ( args env -- vals )
1566     2swap
1567
1568     2dup nooperands? if
1569         2swap 2drop
1570     else
1571         2over 2over first-operand 2swap eval
1572         -2rot rest-operands 2swap recurse
1573         cons
1574     then
1575 ;
1576
1577 : procedure-params ( proc -- params )
1578     drop pair-type car ;
1579
1580 : procedure-body ( proc -- body )
1581     drop pair-type cdr car ;
1582
1583 : procedure-env ( proc -- body )
1584     drop pair-type cdr cdr car ;
1585
1586 ( Ensure terminating symbol arg name is handled
1587   specially to allow for variadic procedures. )
1588 : flatten-proc-args ( argvals argnames -- argvals' argnames' )
1589     nil? if
1590         2over nil? false = if
1591             except-message: ." Too many arguments for compound procedure." recoverable-exception throw
1592         else
1593             2drop
1594         then
1595         exit
1596     then
1597
1598     symbol-type istype? if
1599         nil cons
1600         2swap
1601         nil cons
1602         2swap
1603         exit
1604     then
1605
1606     2over
1607     nil? if
1608         except-message: ." Too few arguments for compound procedure." recoverable-exception throw
1609     else
1610         cdr
1611     then
1612
1613     2over cdr
1614
1615     recurse ( argvals argnames argvals'' argnames'' )
1616     2rot car 2swap cons  ( argvals argvals'' argnames' )
1617     2rot car 2rot cons ( argnames' argvals' )
1618     2swap
1619 ;
1620
1621 : apply ( proc argvals -- result )
1622         2swap dup case
1623             primitive-proc-type of
1624                 drop execute     
1625             endof
1626
1627             compound-proc-type of
1628                 2dup procedure-body ( argvals proc body )
1629                 -2rot 2dup procedure-params ( body argvals proc argnames )
1630                 -2rot procedure-env ( body argnames argvals procenv )
1631
1632                 -2rot 2swap
1633                 flatten-proc-args
1634                 2swap 2rot
1635
1636                 extend-env ( body env )
1637
1638                 eval-sequence
1639
1640                 R> drop ['] eval goto-deferred  \ Tail call optimization
1641             endof
1642
1643             except-message: ." object '" drop print ." ' not applicable." recoverable-exception throw
1644         endcase
1645 ;
1646
1647 :noname ( obj env -- result )
1648     2swap
1649
1650     \ --- DEBUG ---
1651     ( 
1652       fg yellow ." Evaluating: " bold 2dup print reset-term
1653       space fg green ." PS: " bold depth . reset-term
1654       space fg blue  ." RS: " bold RSP@ RSP0 - . reset-term cr
1655     )
1656
1657     self-evaluating? if
1658         2swap 2drop
1659         exit
1660     then
1661
1662     quote? if
1663         quote-body
1664         2swap 2drop
1665         exit
1666     then
1667
1668     quasiquote? if
1669         2swap eval-quasiquote
1670         exit
1671     then
1672
1673     variable? if
1674         2swap lookup-var
1675         exit
1676     then
1677
1678     definition? if
1679         2swap eval-definition
1680         exit
1681     then
1682
1683     assignment? if
1684         2swap eval-assignment
1685         exit
1686     then
1687
1688     macro-definition? if
1689         2swap eval-define-macro
1690         exit
1691     then
1692
1693     if? if
1694         2over 2over
1695         if-predicate
1696         2swap eval 
1697
1698         true? if
1699             if-consequent
1700         else
1701             if-alternative
1702         then
1703
1704         2swap
1705         ['] eval goto-deferred
1706     then
1707
1708     lambda? if
1709         2dup lambda-parameters
1710         2swap lambda-body
1711         2rot make-procedure
1712         exit
1713     then
1714
1715     application? if
1716
1717         2over 2over ( env exp env exp )
1718         operator ( env exp env opname )
1719
1720         2swap eval ( env exp proc )
1721
1722         -2rot ( proc env exp )
1723         operands 2swap ( proc operands env )
1724         list-of-vals ( proc argvals )
1725
1726         apply
1727         exit
1728     then
1729
1730     except-message: ." tried to evaluate object with unknown type." recoverable-exception throw
1731 ; is eval
1732
1733 \ }}}
1734
1735 \ ---- Analyze ----
1736
1737 : evaluate-eproc ( eproc env --- res )
1738
1739     >R >R
1740     
1741     begin
1742         nil? invert
1743     while
1744         2dup car
1745         2swap cdr
1746     repeat
1747     
1748     2drop \ get rid of null
1749
1750     R> R>
1751
1752     \ Final element of eproc list is primitive procedure
1753     drop \ dump type signifier
1754     goto \ jump straight to primitive procedure (executor)
1755 ;
1756
1757 : self-evaluating-executor ( exp env -- exp )
1758     2drop ;
1759
1760 : analyze-self-evaluating ( exp --- eproc )
1761     ['] self-evaluating-executor primitive-proc-type
1762     nil cons cons
1763 ;
1764
1765 : quote-executor ( exp env -- exp )
1766     2drop ;
1767
1768 : analyze-quoted ( exp -- eproc )
1769     quote-body
1770
1771     ['] quote-executor primitive-proc-type
1772     nil cons cons
1773 ;
1774
1775 : variable-executor ( var env -- val )
1776     lookup-var ;
1777
1778 : analyze-variable ( exp -- eproc )
1779     ['] variable-executor primitive-proc-type
1780     nil cons cons
1781 ;
1782
1783 : definition-executor ( var val-eproc env -- ok )
1784     2swap 2over ( var env val-eproc env )
1785     evaluate-eproc 2swap ( var val env )
1786     define-var
1787     ok-symbol
1788 ;
1789
1790 : analyze-definition ( exp -- eproc )
1791     2dup definition-var
1792     2swap definition-val analyze
1793
1794     ['] definition-executor primitive-proc-type
1795     nil cons cons cons
1796 ;
1797
1798 : assignment-executor ( var val-eproc env -- ok )
1799     2swap 2over ( var env val-eproc env )
1800     evaluate-eproc 2swap ( var val env )
1801     set-var
1802     ok-symbol
1803 ;
1804
1805 : analyze-assignment ( exp -- eproc )
1806     2dup assignment-var
1807     2swap assignment-val analyze ( var val-eproc )
1808
1809     ['] assignment-executor primitive-proc-type
1810     nil cons cons cons
1811 ;
1812
1813 : if-executor ( cproc aproc pproc env -- res )
1814     2swap 2over ( cproc aproc env pproc env -- res )
1815     evaluate-eproc
1816
1817     true? if
1818         2swap 2drop
1819     else
1820         2rot 2drop
1821     then
1822
1823     evaluate-eproc
1824 ;
1825
1826 : analyze-if ( exp -- eproc )
1827     2dup if-predicate analyze
1828     2swap 2dup if-consequent analyze
1829     2swap if-alternative analyze
1830
1831     ['] if-executor primitive-proc-type
1832     nil cons cons cons cons
1833 ;
1834
1835 : sequence-executor ( eproc-list env -- res )
1836     2swap
1837
1838     begin
1839         2dup cdr ( env elist elist-rest)
1840         nil? invert
1841     while
1842
1843         -2rot car 2over ( elist-rest env elist-head env )
1844         evaluate-eproc  ( elist-rest env head-res )
1845         2drop 2swap     ( env elist-rest )
1846     repeat
1847
1848     2drop car 2swap
1849     ['] evaluate-eproc goto
1850 ;
1851
1852
1853 : (analyze-sequence) ( explist -- eproc-list )
1854     nil? if exit then
1855
1856     2dup car analyze
1857     2swap cdr recurse
1858
1859     cons
1860 ;
1861
1862 : analyze-sequence ( explist -- eproc )
1863     (analyze-sequence)
1864     ['] sequence-executor primitive-proc-type
1865     nil cons cons
1866 ;
1867
1868 : lambda-executor ( params bproc env -- res )
1869     make-procedure
1870     ( Although this is packaged up as a regular compound procedure,
1871       the "body" element contains an _eproc_ to be evaluated in an
1872       environment resulting from extending env with the parameter
1873       bindings. )
1874 ;
1875
1876 : analyze-lambda ( exp -- eproc )
1877     2dup lambda-parameters
1878     2swap lambda-body
1879
1880     nil? if
1881         except-message: ." encountered lambda with an empty body." recoverable-exception throw
1882     then
1883
1884     analyze-sequence
1885
1886     ['] lambda-executor primitive-proc-type
1887     nil cons cons cons
1888 ;
1889
1890 : operand-eproc-list ( operands -- eprocs )
1891     nil? invert if
1892         2dup car analyze
1893         2swap cdr recurse
1894         cons
1895     then
1896 ;
1897
1898 : evaluate-operand-eprocs ( env aprocs -- vals )
1899     nil? invert if
1900         2over 2over car evaluate-eproc ( env aprocs thisres )
1901         -rot cdr recurse
1902 ;
1903
1904 : application-executor ( operator-proc arg-procs env -- res )
1905     2rot 2over ( aprocs env fproc env )
1906     evaluate-eproc ( aprocs env proc )
1907     2swap -2rot 2over 2swap ( proc env env aprocs )
1908     evaluate-operand-eprocs ( proc env vals )
1909     
1910     2rot ( env vals proc )
1911     
1912     dup case
1913         primitive-proc-type of
1914             2rot 2drop execute
1915         endof
1916
1917         compound-proc-type of
1918                 2dup procedure-body ( argvals proc body )
1919                 -2rot 2dup procedure-params ( bproc argvals proc argnames )
1920                 -2rot procedure-env ( bproc argnames argvals procenv )
1921
1922                 -2rot 2swap
1923                 flatten-proc-args
1924                 2swap 2rot
1925
1926                 extend-env ( bproc env )
1927
1928                ['] evaluate-eproc goto
1929         endof
1930
1931         except-message: ." object '" drop print ." ' not applicable." recoverable-exception throw
1932     endcase
1933 ;
1934
1935 : analyze-application ( exp -- eproc )
1936     2dup operator analyze
1937     2swap operands operand-eproc-list
1938
1939     ['] application-executor
1940     nil cons cons cons
1941 ;
1942
1943 :noname ( exp --- eproc )
1944
1945     self-evaluating? if
1946         analyze-self-evaluating
1947         exit
1948     then
1949
1950     quote? if
1951         analyze-quoted
1952         exit
1953     then
1954     
1955     variable? if
1956         analyze-variable
1957         exit
1958     then
1959
1960     definition? if
1961         analyze-definition
1962         exit
1963     then
1964
1965     assignment? if
1966         analyze-assignment
1967         exit
1968     then
1969
1970     if? if
1971         analyze-if
1972         exit
1973     then
1974
1975     lambda? if
1976         analyze-lambda
1977         exit
1978     then
1979
1980 ; is analyze
1981
1982
1983 \ ---- Macro Expansion ---- {{{
1984
1985 ( Simply evaluates the given procedure with expbody as its argument. )
1986 : macro-eval ( proc expbody -- result )
1987     2swap
1988     2dup procedure-body ( expbody proc procbody )
1989     -2rot 2dup procedure-params ( procbody expbody proc argnames )
1990     -2rot procedure-env ( procbody argnames expbody procenv )
1991     
1992     -2rot 2swap
1993     flatten-proc-args
1994     2swap 2rot
1995
1996     extend-env eval-sequence eval
1997 ;
1998
1999 : expand-macro ( exp -- result )
2000     pair-type istype? invert if exit then
2001     2dup car symbol-type istype? invert if 2drop exit then
2002     
2003     lookup-macro nil? if
2004         2drop exit then
2005
2006     2over cdr macro-eval
2007
2008     2dup no-match-symbol objeq? if
2009         2drop exit
2010     else
2011         2swap 2drop
2012     then
2013
2014     R> drop ['] expand goto-deferred
2015 ;
2016
2017 : expand-quasiquote-item ( exp -- result )
2018     nil? if exit then
2019
2020     unquote? if
2021         unquote-symbol 2swap cdr car expand nil cons cons
2022         exit
2023     then
2024
2025     unquote-splicing? if
2026         unquote-splicing-symbol 2swap cdr car expand nil cons cons
2027         exit
2028     then
2029     
2030     pair-type istype? if
2031         2dup car recurse
2032         2swap cdr recurse
2033         cons
2034     then
2035 ;
2036
2037 : expand-quasiquote ( exp -- result )
2038     quasiquote-symbol 2swap cdr
2039
2040     expand-quasiquote-item
2041
2042     cons ;
2043
2044 : expand-definition ( exp -- result )
2045     define-symbol 2swap
2046
2047     2dup definition-var
2048     2swap definition-val expand
2049     nil ( define var val' nil )
2050
2051     cons cons cons ;
2052
2053 : expand-assignment ( exp -- result )
2054     set!-symbol 2swap
2055
2056     2dup assignment-var
2057     2swap assignment-val expand
2058     nil ( define var val' nil )
2059
2060     cons cons cons ;
2061
2062 : expand-list ( exp -- res )
2063     nil? if exit then
2064
2065     2dup car expand
2066     2swap cdr recurse
2067
2068     cons ;
2069
2070 : macro-definition-nameparams
2071     cdr car ;
2072
2073 : expand-define-macro ( exp -- res )
2074     define-macro-symbol 2swap
2075     2dup macro-definition-nameparams
2076     2swap macro-definition-body expand-list
2077
2078     cons cons ;
2079
2080 : expand-lambda ( exp -- res )
2081     lambda-symbol 2swap
2082     2dup lambda-parameters
2083     2swap lambda-body expand-list
2084
2085     cons cons ;
2086
2087 : expand-if ( exp -- res )
2088     if-symbol 2swap
2089     
2090     2dup if-predicate expand
2091     2swap 2dup if-consequent expand
2092     2swap if-alternative none? if
2093         2drop nil
2094     else
2095         expand nil cons
2096     then
2097
2098     cons cons cons ;
2099
2100 : expand-application ( exp -- res )
2101     2dup operator expand
2102     2swap operands expand-list
2103
2104     cons ;
2105
2106 :noname ( exp -- result )
2107     expand-macro
2108
2109     self-evaluating? if exit then
2110
2111     quote? if exit then
2112
2113     quasiquote? if expand-quasiquote exit then
2114
2115     definition? if expand-definition exit then
2116
2117     assignment? if expand-assignment exit then
2118
2119     macro-definition? if expand-define-macro exit then
2120
2121     lambda? if expand-lambda exit then
2122
2123     if? if expand-if exit then
2124
2125     application? if expand-application exit then
2126
2127 ; is expand
2128
2129 \ }}}
2130
2131 \ ---- Print ---- {{{
2132
2133 : printfixnum ( fixnum -- ) drop 0 .R ;
2134
2135 : printflonum ( flonum -- ) drop f. ;
2136
2137 : printratnum ( ratnum -- )
2138     drop pair-type 2dup
2139     car print ." /" cdr print
2140 ;
2141
2142 : printbool ( bool -- )
2143     drop if
2144         ." #t"
2145     else
2146         ." #f"
2147     then
2148 ;
2149
2150 : printchar ( charobj -- )
2151     drop
2152     case
2153         9 of ." #\tab" endof
2154         bl of ." #\space" endof
2155         '\n' of ." #\newline" endof
2156         
2157         dup ." #\" emit
2158     endcase
2159 ;
2160
2161 : (printstring) ( stringobj -- )
2162     nil? if 2drop exit then
2163
2164     2dup car drop dup
2165     case
2166         '\n' of ." \n" drop endof
2167         [char] \ of ." \\" drop endof
2168         [char] " of [char] \ emit [char] " emit drop endof
2169         emit
2170     endcase
2171
2172     cdr recurse
2173 ;
2174 : printstring ( stringobj -- )
2175     [char] " emit
2176     (printstring)
2177     [char] " emit ;
2178
2179 : printsymbol ( symbolobj -- )
2180     nil-type istype? if 2drop exit then
2181
2182     2dup car drop emit
2183     cdr recurse
2184 ;
2185
2186 : printnil ( nilobj -- )
2187     2drop ." ()" ;
2188
2189 : printpair ( pairobj -- )
2190     2dup
2191     car print
2192     cdr
2193     nil-type istype? if 2drop exit then
2194     pair-type istype? if space recurse exit then
2195     ."  . " print
2196 ;
2197
2198 : printprim ( primobj -- )
2199     2drop ." <primitive procedure>" ;
2200
2201 : printcomp ( primobj -- )
2202     2drop ." <compound procedure>" ;
2203
2204 : printnone ( noneobj -- )
2205     2drop ." Unspecified return value" ;
2206
2207 : printport ( port -- )
2208     2drop ." <port>" ;
2209
2210 :noname ( obj -- )
2211     fixnum-type istype? if printfixnum exit then
2212     flonum-type istype? if printflonum exit then
2213     ratnum-type istype? if printratnum exit then
2214     boolean-type istype? if printbool exit then
2215     character-type istype? if printchar exit then
2216     string-type istype? if printstring exit then
2217     symbol-type istype? if printsymbol exit then
2218     nil-type istype? if printnil exit then
2219     pair-type istype? if ." (" printpair ." )" exit then
2220     primitive-proc-type istype? if printprim exit then
2221     compound-proc-type istype? if printcomp exit then
2222     none-type istype? if printnone exit then
2223     port-type istype? if printport exit then
2224
2225     except-message: ." tried to print object with unknown type." recoverable-exception throw
2226 ; is print
2227
2228 \ }}}
2229
2230 \ ---- Garbage Collection ---- {{{
2231
2232 variable gc-enabled
2233 false gc-enabled !
2234
2235 variable gc-stack-depth
2236
2237 : enable-gc
2238     depth gc-stack-depth !
2239     true gc-enabled ! ;
2240
2241 : disable-gc
2242     false gc-enabled ! ;
2243
2244 : gc-enabled?
2245     gc-enabled @ ;
2246
2247 : pairlike? ( obj -- obj bool )
2248     pair-type istype? if true exit then
2249     string-type istype? if true exit then
2250     symbol-type istype? if true exit then
2251     compound-proc-type istype? if true exit then
2252     port-type istype? if true exit then
2253
2254     false
2255 ;
2256
2257 : pairlike-marked? ( obj -- obj bool )
2258     over nextfrees + @ 0=
2259 ;
2260
2261 : mark-pairlike ( obj -- obj )
2262         over nextfrees + 0 swap !
2263 ;
2264
2265 : gc-unmark ( -- )
2266     scheme-memsize 0 do
2267         1 nextfrees i + !
2268     loop
2269 ;
2270
2271 : gc-mark-obj ( obj -- )
2272
2273     pairlike? invert if 2drop exit then
2274     pairlike-marked? if 2drop exit then
2275
2276     mark-pairlike
2277
2278     drop pair-type 2dup
2279
2280     car recurse
2281     cdr recurse
2282 ;
2283
2284 : gc-sweep
2285     scheme-memsize nextfree !
2286     0 scheme-memsize 1- do
2287         nextfrees i + @ 0<> if
2288             nextfree @ nextfrees i + !
2289             i nextfree !
2290         then
2291     -1 +loop
2292 ;
2293
2294 \ Following a GC, this gives the amount of free memory
2295 : gc-count-marked
2296     0
2297     scheme-memsize 0 do
2298         nextfrees i + @ 0= if 1+ then
2299     loop
2300 ;
2301
2302 \ Debugging word - helps spot memory that is retained
2303 : gc-zero-unmarked
2304     scheme-memsize 0 do
2305         nextfrees i + @ 0<> if
2306             0 car-cells i + !
2307             0 cdr-cells i + !
2308         then
2309     loop
2310 ;
2311
2312 :noname
2313     \ ." GC! "
2314
2315     gc-unmark
2316
2317     symbol-table obj@ gc-mark-obj
2318     macro-table obj@ gc-mark-obj
2319     console-i/o-port obj@ gc-mark-obj
2320     global-env obj@ gc-mark-obj
2321
2322     depth gc-stack-depth @ do
2323         PSP0 i + 1 + @
2324         PSP0 i + 2 + @
2325
2326         gc-mark-obj
2327     2 +loop
2328
2329     gc-sweep
2330
2331     \ ." (" gc-count-marked . ." pairs marked as used.)" cr
2332 ; is collect-garbage
2333
2334 \ }}}
2335
2336 \ ---- Loading files ---- {{{
2337
2338 : load ( addr n -- finalResult )
2339     open-input-file
2340
2341     empty-parse-str
2342
2343     ok-symbol ( port res )
2344
2345     begin
2346         2over read-port ( port res obj )
2347
2348         2dup EOF character-type objeq? if
2349             2drop 2swap close-port
2350             exit
2351         then
2352
2353         2swap 2drop ( port obj )
2354
2355         expand
2356
2357         global-env obj@ eval ( port res )
2358     again
2359 ;
2360
2361 \ }}}
2362
2363 \ ---- Standard Library ---- {{{
2364
2365     include scheme-primitives.4th
2366
2367     \ s" scheme-library.scm" load 2drop
2368     
2369 \ }}}
2370
2371 \ ---- REPL ----
2372
2373 ( REPL calls REPL-BODY in a loop until repl-body returns true. )
2374 : repl-body ( -- bool )
2375     cr bold fg green ." > " reset-term
2376
2377     read-console
2378
2379     2dup EOF character-type objeq? if
2380         2drop
2381         bold fg blue ." Moriturus te saluto." reset-term cr
2382         true exit
2383     then
2384
2385     expand
2386
2387     global-env obj@ eval
2388
2389     fg cyan ." ; " print reset-term
2390
2391     false
2392 ;
2393
2394 : repl
2395     empty-parse-str
2396
2397     enable-gc
2398
2399     \ Display welcome message
2400     \ welcome-symbol nil cons global-env obj@ eval 2drop
2401
2402     begin
2403         ['] repl-body catch
2404         case
2405             recoverable-exception of false endof
2406             unrecoverable-exception of true endof
2407
2408             throw false
2409         endcase
2410     until
2411 ;
2412
2413 forth definitions
2414
2415 \ vim:fdm=marker