Updated README.
[scheme.forth.jl.git] / scheme.4th
index 644ee19..f8dd089 100644 (file)
@@ -3,31 +3,108 @@ scheme definitions
 
 include term-colours.4th
 include defer-is.4th
+include catch-throw.4th
+include float.4th
 
-\ ------ Types ------
+include debugging.4th
 
-0 constant fixnum-type
-1 constant boolean-type
-2 constant character-type
-3 constant string-type
-4 constant nil-type
-5 constant pair-type
-6 constant symbol-type
-7 constant primitive-type
+defer read
+defer eval
+defer print
+
+defer collect-garbage
+
+\ ---- Types ---- {{{
+
+variable nexttype
+0 nexttype !
+: make-type
+    create nexttype @ ,
+    1 nexttype +!
+    does> @ ;
+
+make-type fixnum-type
+make-type realnum-type
+make-type boolean-type
+make-type character-type
+make-type string-type
+make-type nil-type
+make-type none-type
+make-type pair-type
+make-type symbol-type
+make-type primitive-proc-type
+make-type compound-proc-type
+make-type fileport-type
 : istype? ( obj type -- obj bool )
     over = ;
 
-\ ------ Cons cell memory ------ {{{
+\ }}}
+
+\ ---- Exceptions ---- {{{
+
+variable nextexception
+1 nextexception !
+: make-exception 
+    create nextexception @ ,
+    1 nextexception +!
+    does> @ ;
+
+make-exception recoverable-exception
+make-exception unrecoverable-exception
+
+: display-exception-msg ( addr count -- )
+    bold fg red
+    ." Exception: "
+    type
+    reset-term ;
+
+: throw" immediate 
+    [compile] s"
+
+    ['] rot , ['] dup ,
+
+    [compile] if
+        ['] -rot ,
+        ['] display-exception-msg ,
+    [compile] then
+
+    ['] throw ,
+;
+
+\ }}}
+
+\ ---- List-structured memory ---- {{{
+
+10000 constant scheme-memsize
 
-1000 constant N
-create car-cells N allot
-create car-type-cells N allot
-create cdr-cells N allot
-create cdr-type-cells N allot
+create car-cells scheme-memsize allot
+create car-type-cells scheme-memsize allot
+create cdr-cells scheme-memsize allot
+create cdr-type-cells scheme-memsize allot
 
+create nextfrees scheme-memsize allot
+:noname
+    scheme-memsize 0 do
+        i 1+ nextfrees i + !
+    loop
+; execute
+        
 variable nextfree
 0 nextfree !
 
+: inc-nextfree
+    nextfrees nextfree @ + @
+    nextfree !
+
+    nextfree @ scheme-memsize >= if
+        collect-garbage
+    then
+
+    nextfree @ scheme-memsize >= if
+        unrecoverable-exception throw s" Out of memory!"
+    then
+;
+
 : cons ( car-obj cdr-obj -- pair-obj )
     cdr-type-cells nextfree @ + !
     cdr-cells nextfree @ + !
@@ -35,8 +112,7 @@ variable nextfree
     car-cells nextfree @ + !
 
     nextfree @ pair-type
-
-    1 nextfree +!
+    inc-nextfree
 ;
 
 : car ( pair-obj -- car-obj )
@@ -63,22 +139,20 @@ variable nextfree
     cdr-cells + !
 ;
 
-: caar car car ;
-: cadr cdr car ;
-: cdar car cdr ;
-: cddr cdr cdr ;
-
 : nil 0 nil-type ;
 : nil? nil-type istype? ;
 
+: none 0 none-type ;
+: none? none-type istype? ;
+
 : objvar create nil swap , , ;
 
 : value@ ( objvar -- val ) @ ;
 : type@ ( objvar -- type ) 1+ @ ;
 : value! ( newval objvar -- ) ! ;
 : type! ( newtype objvar -- ) 1+ ! ;
-: setobj ( newobj objvar -- ) dup rot swap 1+ ! ! ; 
-: fetchobj ( objvar -- obj ) dup @ swap 1+ @ ; 
+: obj! ( newobj objvar -- ) dup rot swap 1+ ! ! ; 
+: obj@ ( objvar -- obj ) dup @ swap 1+ @ ; 
 
 : objeq? ( obj obj -- bool )
     rot = -rot = and ;
@@ -99,11 +173,102 @@ variable nextfree
 
 \ }}}
 
+\ ---- Port I/O ----  {{{
+
+: fileport>fid ( fileport -- fid )
+    drop ;
+
+: fid>fileport ( fid -- fileport )
+    fileport-type ;
+
+: open-input-file ( addr n -- fileport )
+    r/o open-file drop fid>fileport
+;
+
+: close-port ( fileport -- )
+    fileport>fid close-file drop
+;
+
+objvar console-i/o-port
+0 fileport-type console-i/o-port obj!
+
+objvar current-input-port
+console-i/o-port obj@ current-input-port obj!
+
+: read-port ( fileport -- obj )
+    current-input-port obj!
+    read ;
+
+: read-console ( -- obj )
+    console-i/o-port obj@ read-port ;
+
+\ }}}
+
 \ ---- Pre-defined symbols ---- {{{
 
 objvar symbol-table
 
-: (create-symbol) ( addr n -- symbol-obj )
+: duplicate-charlist ( charlist -- copy )
+    nil? false = if
+        2dup car 2swap cdr recurse cons
+    then ;
+
+: charlist-equiv ( charlist charlist -- bool )
+
+    2over 2over
+
+    \ One or both nil
+    nil? -rot 2drop
+    if
+        nil? -rot 2drop
+        if
+            2drop 2drop true exit
+        else
+            2drop 2drop false exit
+        then
+    else
+        nil? -rot 2drop
+        if
+            2drop 2drop false exit
+        then
+    then
+
+    2over 2over
+
+    \ Neither nil
+    car drop -rot car drop = if
+            cdr 2swap cdr recurse
+        else
+            2drop 2drop false
+    then
+;
+
+: charlist>symbol ( charlist -- symbol-obj )
+
+    symbol-table obj@
+
+    begin
+        nil? false =
+    while
+        2over 2over
+        car drop pair-type
+        charlist-equiv if
+            2swap 2drop
+            car
+            exit
+        else
+            cdr
+        then
+    repeat
+
+    2drop
+    drop symbol-type 2dup
+    symbol-table obj@ cons
+    symbol-table obj!
+;
+
+
+: cstr>charlist ( addr n -- charlist )
     dup 0= if
         2drop nil
     else
@@ -119,24 +284,25 @@ objvar symbol-table
     bl word
     count
 
-    (create-symbol)
-    drop symbol-type
-
-    2dup
-
-    symbol-table fetchobj
-    cons
-    symbol-table setobj
+    cstr>charlist
+    charlist>symbol
 
     create swap , ,
     does> dup @ swap 1+ @
 ;
 
-create-symbol quote     quote-symbol
-create-symbol define    define-symbol
-create-symbol set!      set!-symbol
-create-symbol ok        ok-symbol
-create-symbol if        if-symbol
+create-symbol quote             quote-symbol
+create-symbol quasiquote        quasiquote-symbol
+create-symbol unquote           unquote-symbol
+create-symbol unquote-splicing  unquote-splicing-symbol
+create-symbol define            define-symbol
+create-symbol define-macro      define-macro-symbol
+create-symbol set!              set!-symbol
+create-symbol ok                ok-symbol
+create-symbol if                if-symbol
+create-symbol lambda            lambda-symbol
+create-symbol λ                 λ-symbol
+create-symbol begin             begin-symbol
 
 \ }}}
 
@@ -175,19 +341,19 @@ objvar vars
 objvar vals
 
 : get-vars-vals-frame ( var frame -- bool )
-    2dup frame-vars vars setobj
-    frame-vals vals setobj
+    2dup frame-vars vars obj!
+    frame-vals vals obj!
 
     begin
-        vars fetchobj nil objeq? false =
+        vars obj@ nil objeq? false =
     while
-        2dup vars fetchobj car objeq? if
+        2dup vars obj@ car objeq? if
             2drop true
             exit
         then
 
-        vars fetchobj cdr vars setobj
-        vals fetchobj cdr vals setobj
+        vars obj@ cdr vars obj!
+        vals obj@ cdr vals obj!
     repeat
 
     2drop false
@@ -196,12 +362,12 @@ objvar vals
 : get-vars-vals ( var env -- vars? vals? bool )
 
     begin
-        2dup nil objeq? false =
+        nil? false =
     while
         2over 2over first-frame
         get-vars-vals-frame if
             2drop 2drop
-            vars fetchobj vals fetchobj true
+            vars obj@ vals obj@ true
             exit
         then
 
@@ -219,7 +385,7 @@ hide vals
     get-vars-vals if
         2swap 2drop car
     else
-        bold fg red ." Tried to read unbound variable." reset-term cr abort
+        recoverable-exception throw" Tried to read unbound variable."
     then
 ;
 
@@ -229,22 +395,22 @@ hide vals
         2swap 2drop ( val vals )
         set-car!
     else
-        bold fg red ." Tried to set unbound variable." reset-term cr abort
+        recoverable-exception throw" Tried to set unbound variable."
     then
 ;
 
 objvar env
 
 : define-var ( var val env -- )
-    env setobj 
+    env obj! 
 
-    2over env fetchobj ( var val var env )
+    2over env obj@ ( var val var env )
     get-vars-vals if
         2swap 2drop ( var val vals )
         set-car!
         2drop
     else
-        env fetchobj
+        env obj@
         first-frame ( var val frame )
         add-binding
     then
@@ -252,9 +418,15 @@ objvar env
 
 hide env
 
+: make-procedure ( params body env -- proc )
+    nil
+    cons cons cons
+    drop compound-proc-type
+;
+
 objvar global-env
 nil nil nil extend-env
-global-env setobj
+global-env obj!
 
 \ }}}
 
@@ -264,32 +436,23 @@ global-env setobj
     bl word
     count
 
-    (create-symbol)
-    drop symbol-type
-    
-    2dup
-
-    symbol-table fetchobj
-    cons
-    symbol-table setobj
-
-    rot primitive-type ( var prim )
-    global-env fetchobj define-var
-;
+    \ 2dup ." Defining primitive " type ." ..." cr
 
-: arg-count-error
-            bold fg red ." Incorrect argument count." reset-term cr
-            abort
+    cstr>charlist
+    charlist>symbol
+  
+    rot primitive-proc-type ( var prim )
+    global-env obj@ define-var
 ;
 
 : ensure-arg-count ( args n -- )
     dup 0= if
         drop nil objeq? false = if
-            arg-count-error
+            recoverable-exception throw" Too many arguments for primitive procedure."
         then
     else
-        -rot 2dup nil objeq? if
-            arg-count-error
+        -rot nil? if
+            recoverable-exception throw" Too few arguments for primitive procedure."
         then
         
         cdr rot 1- recurse
@@ -301,19 +464,71 @@ global-env setobj
             abort
 ;
 
-: ensure-arg-type ( arg type -- )
+: ensure-arg-type ( arg type -- arg )
     istype? false = if
-        arg-type-error
+        recoverable-exception throw" Incorrect argument type for primitive procedure."
     then
 ;
 
-include scheme-primitives.4th
 
 \ }}}
 
-\ ---- Read ---- {{{
+\ ---- Macros ---- {{{
 
-defer read
+objvar macro-table
+
+( Look up macro in macro table. Returns nil if
+  no macro is found. )
+: lookup-macro ( name_symbol -- proc )
+    macro-table obj@
+
+    begin
+        nil? false =
+    while
+        2over 2over
+        car car objeq? if
+            2swap 2drop
+            car cdr
+            exit
+        then
+
+        cdr
+    repeat
+
+    2swap 2drop
+;
+
+: make-macro ( name_symbol params body env -- )
+    make-procedure
+
+    2swap ( proc name_symbol )
+
+    macro-table obj@
+
+    begin
+        nil? false =
+    while
+        2over 2over ( proc name table name table )
+        car car objeq? if
+            2swap 2drop ( proc table )
+            car ( proc entry )
+            set-cdr!
+            exit
+        then
+
+        cdr
+    repeat
+
+    2drop
+
+    2swap cons
+    macro-table obj@ cons
+    macro-table obj!
+;
+
+\ }}}
+
+\ ---- Read ---- {{{
 
 variable parse-idx
 variable stored-parse-idx
@@ -341,13 +556,24 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     '\n' parse-str parse-str-span @ + !
     1 parse-str-span +! ;
 
+: append-eof
+    4 parse-str parse-str-span @ + !
+    1 parse-str-span +!  ;
+
 : empty-parse-str
     0 parse-str-span !
     0 parse-idx ! ;
 
 : getline
-    parse-str 160 expect cr
-    span @ parse-str-span !
+    current-input-port obj@ console-i/o-port obj@ objeq? if
+        parse-str 160 expect cr
+        span @ parse-str-span !
+    else
+        parse-str 160 current-input-port obj@ fileport>fid read-line
+        drop swap parse-str-span !
+
+        parse-str-span @ 0= and if append-eof then
+    then
     append-newline
     0 parse-idx ! ;
 
@@ -364,12 +590,16 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     charavailable? false = if getline then
     parse-str parse-idx @ + @ ;
 
+: '\t' 9 ;
 : whitespace? ( -- bool )
     nextchar BL = 
-    nextchar '\n' = or ;
+    nextchar '\n' =
+    nextchar '\t' =
+    or or ;
 
+: EOF 4 ; 
 : eof? ( -- bool )
-    nextchar 4 = ;
+    nextchar EOF = ;
 
 : delim? ( -- bool )
     whitespace?
@@ -377,12 +607,27 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     nextchar [char] ) = or
 ;
 
+: commentstart? ( -- bool )
+    nextchar [char] ; = ;
+
 : eatspaces
+
+    false \ Indicates whether or not we're eating a comment
+
     begin
-        whitespace?
+        dup whitespace? or commentstart? or
     while
+        dup nextchar '\n' = and if
+            invert \ Stop eating comment
+        else
+            dup false = commentstart? and if   
+                invert \ Begin eating comment
+            then
+        then
+
         inc-parse-idx
     repeat
+    drop
 ;
 
 : digit? ( -- bool )
@@ -393,8 +638,11 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
 : minus? ( -- bool )
     nextchar [char] - = ;
 
+: plus? ( -- bool )
+    nextchar [char] + = ;
+
 : fixnum? ( -- bool )
-    minus? if
+    minus? plus? or if
         inc-parse-idx
 
         delim? if
@@ -416,13 +664,52 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
         inc-parse-idx
     repeat
 
-    delim? if
-        pop-parse-idx
-        true
-    else
-        pop-parse-idx
-        false
+    delim? pop-parse-idx
+;
+
+: realnum? ( -- bool )
+    push-parse-idx
+
+    minus? plus? or if
+        inc-parse-idx
+    then
+
+    \ Record starting parse idx:
+    \ Want to detect whether any characters (following +/-) were eaten.
+    parse-idx @
+
+    begin digit? while
+            inc-parse-idx
+    repeat
+
+    [char] . nextchar = if
+        inc-parse-idx
+        begin digit? while
+                inc-parse-idx
+        repeat
+    then
+
+    [char] e nextchar = [char] E nextchar = or if
+        inc-parse-idx
+
+        minus? plus? or if
+            inc-parse-idx
+        then
+
+        digit? invert if
+            drop pop-parse-idx false exit
+        then
+
+        begin digit? while
+                inc-parse-idx
+        repeat
     then
+
+    \ This is a real number if characters were
+    \ eaten and the next characer is a delimiter.
+    parse-idx @ < delim? and
+
+    pop-parse-idx
 ;
 
 : boolean? ( -- bool )
@@ -492,9 +779,12 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
 : string? ( -- bool )
     nextchar [char] " = ;
 
-: readnum ( -- num-atom )
-    minus? dup if
+: readfixnum ( -- num-atom )
+    plus? minus? or if
+        minus?
         inc-parse-idx
+    else
+        false
     then
 
     0
@@ -509,7 +799,25 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     fixnum-type
 ;
 
-: readbool ( -- bool-atom )
+: readrealnum ( -- realnum )
+
+    \ Remember that at this point we're guaranteed to
+    \ have a parsable real on this line.
+
+    parse-str parse-idx @ +
+
+    begin delim? false = while
+            inc-parse-idx
+    repeat
+
+    parse-str parse-idx @ + over -
+
+    float-parse
+
+    realnum-type
+;
+
+: readbool ( -- bool-obj )
     inc-parse-idx
     
     nextchar [char] f = if
@@ -523,7 +831,7 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     boolean-type
 ;
 
-: readchar ( -- char-atom )
+: readchar ( -- char-obj )
     inc-parse-idx
     inc-parse-idx
 
@@ -578,60 +886,6 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     cons
 ;
 
-: charlist-equiv ( charlist charlist -- bool )
-
-    2over 2over
-
-    \ One or both nil
-    nil? -rot 2drop
-    if
-        nil? -rot 2drop
-        if
-            2drop 2drop true exit
-        else
-            2drop 2drop false exit
-        then
-    else
-        nil? -rot 2drop
-        if
-            2drop 2drop false exit
-        then
-    then
-
-    2over 2over
-
-    \ Neither nil
-    car drop -rot car drop = if
-            cdr 2swap cdr recurse
-        else
-            2drop 2drop false
-    then
-;
-
-: charlist>symbol ( charlist -- symbol-obj )
-
-    symbol-table fetchobj
-
-    begin
-        nil? false =
-    while
-        2over 2over
-        car drop pair-type
-        charlist-equiv if
-            2swap 2drop
-            car
-            exit
-        else
-            cdr
-        then
-    repeat
-
-    2drop
-    drop symbol-type 2dup
-    symbol-table fetchobj cons
-    symbol-table setobj
-;
-
 : readpair ( -- pairobj )
     eatspaces
 
@@ -680,7 +934,12 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
     eatspaces
 
     fixnum? if
-        readnum
+        readfixnum
+        exit
+    then
+
+    realnum? if
+        readrealnum
         exit
     then
 
@@ -734,28 +993,50 @@ parse-idx-stack parse-idx-sp !
         quote-symbol recurse nil cons cons exit
     then
 
-    eof? if
-        bold fg blue ." Moriturus te saluto." reset-term ."  ok" cr
-        quit
+    nextchar [char] ` = if
+        inc-parse-idx
+        quasiquote-symbol recurse nil cons cons exit
     then
 
-    \ Anything else is parsed as a symbol
-    readsymbol charlist>symbol
-
-; is read
+    nextchar [char] , = if
+        inc-parse-idx
+        nextchar [char] @ = if
+            inc-parse-idx
+            unquote-splicing-symbol recurse nil cons cons exit
+        else
+            unquote-symbol recurse nil cons cons exit
+        then
+    then
+
+    eof? if
+        EOF character-type
+        inc-parse-idx
+        exit
+    then
+
+    \ Anything else is parsed as a symbol
+    readsymbol charlist>symbol
+
+    \ Replace λ with lambda
+    2dup λ-symbol objeq? if
+        2drop lambda-symbol
+    then
+    
+
+; is read
 
 \ }}}
 
 \ ---- Eval ---- {{{
 
-defer eval
-
 : self-evaluating? ( obj -- obj bool )
     boolean-type istype? if true exit then
     fixnum-type istype? if true exit then
+    realnum-type istype? if true exit then
     character-type istype? if true exit then
     string-type istype? if true exit then
     nil-type istype? if true exit then
+    none-type istype? if true exit then
 
     false
 ;
@@ -772,7 +1053,96 @@ defer eval
     quote-symbol tagged-list?  ;
 
 : quote-body ( quote-obj -- quote-body-obj )
-    cadr ;
+    cdr car ;
+
+: quasiquote? ( obj -- obj bool )
+    quasiquote-symbol tagged-list? ;
+
+: unquote? ( obj -- obj bool )
+    unquote-symbol tagged-list? ;
+
+: unquote-splicing? ( obj -- obj bool )
+    unquote-splicing-symbol tagged-list? ;
+
+: eval-unquote ( env obj -- res )
+    cdr ( env args )
+
+    nil? if
+        recoverable-exception throw" no arguments to unquote."
+    then
+
+    2dup cdr
+    nil? false = if
+        recoverable-exception throw" too many arguments to unquote."
+    then
+
+    2drop car 2swap eval
+;
+
+( Create a new list from elements of l1 consed on to l2 )
+: join-lists ( l2 l1 -- l3 )
+    nil? if 2drop exit then
+
+    2dup car
+    -2rot cdr
+    recurse cons
+;
+
+defer eval-quasiquote-item
+: eval-quasiquote-pair ( env obj -- res )
+    2over 2over ( env obj env obj )
+
+    cdr eval-quasiquote-item
+
+    -2rot car ( cdritem env objcar )
+
+    unquote-splicing? if
+        eval-unquote ( cdritems caritem )
+
+        2swap nil? if
+            2drop
+        else
+            2swap join-lists
+        then
+    else
+        eval-quasiquote-item ( cdritems caritem )
+        2swap cons
+    then
+
+;
+
+:noname ( env obj )
+    nil? if
+        2swap 2drop exit
+    then
+
+    unquote? if
+        eval-unquote exit
+    then
+
+    pair-type istype? if
+        eval-quasiquote-pair exit
+    then
+
+    2swap 2drop
+; is eval-quasiquote-item
+
+: eval-quasiquote ( obj env -- res )
+    2swap cdr ( env args )
+
+    nil? if
+        recoverable-exception throw" no arguments to quasiquote."
+    then
+
+    2dup cdr ( env args args-cdr )
+    nil? false = if
+        recoverable-exception throw" too many arguments to quasiquote."
+    then
+
+    2drop car ( env arg )
+
+    eval-quasiquote-item
+;
 
 : variable? ( obj -- obj bool )
     symbol-type istype? ;
@@ -780,35 +1150,48 @@ defer eval
 : definition? ( obj -- obj bool )
     define-symbol tagged-list? ;
 
-: definition-var ( obj -- var )
-    cdr car ;
+: make-lambda ( params body -- lambda-exp )
+    lambda-symbol -2rot cons cons ;
 
-: definition-val ( obj -- val )
-    cdr cdr car ;
+( Handles iterative expansion of defines in
+  terms of nested lambdas. Most Schemes only
+  handle one iteration of expansion! )
+: definition-var-val ( obj -- var val )
 
-: assignment? ( obj -- obj bool )
-    set!-symbol tagged-list? ;
+    cdr 2dup cdr 2swap car ( val var )
 
-: assignment-var ( obj -- var )
-    cdr car ;
-    
-: assignment-val ( obj -- val )
-    cdr cdr car ;
+    begin
+        symbol-type istype? false =
+    while
+        2dup cdr 2swap car ( val formals var' )
+        -2rot 2swap ( var' formals val )
+        make-lambda nil cons ( var' val' )
+        2swap ( val' var' )
+    repeat
+
+    2swap car
+;
 
 : eval-definition ( obj env -- res )
-    2swap 
-    2over 2over ( env obj env obj )
-    definition-val 2swap ( env obj valexp env )
-    eval  ( env obj val )
-    
-    2swap definition-var 2swap ( env var val )
+    2dup 2rot ( env env obj )
+    definition-var-val ( env env var val )
+    2rot eval  ( env var val )
 
     2rot ( var val env )
     define-var
 
     ok-symbol
 ;
+
+: assignment? ( obj -- obj bool )
+    set!-symbol tagged-list? ;
+
+: assignment-var ( obj -- var )
+    cdr car ;
     
+: assignment-val ( obj -- val )
+    cdr cdr car ;
+
 : eval-assignment ( obj env -- res )
     2swap 
     2over 2over ( env obj env obj )
@@ -823,6 +1206,34 @@ defer eval
     ok-symbol
 ;
 
+: macro-definition? ( obj -- obj bool )
+    define-macro-symbol tagged-list? ;
+
+: macro-definition-name ( exp -- mname )
+    cdr car car ;
+
+: macro-definition-params ( exp -- params )
+    cdr car cdr ;
+
+: macro-definition-body ( exp -- body )
+    cdr cdr ;
+
+objvar env
+: eval-define-macro ( obj env -- res )
+    env obj!
+
+    2dup macro-definition-name 2swap ( name obj )
+    2dup macro-definition-params 2swap ( name params obj )
+    macro-definition-body ( name params body )
+
+    env obj@ ( name params body env )
+
+    make-macro
+
+    ok-symbol
+;
+hide env
+
 : if? ( obj -- obj bool )
     if-symbol tagged-list? ;
 
@@ -832,10 +1243,10 @@ defer eval
 : if-consequent ( ifobj -- conseq )
     cdr cdr car ;
 
-: if-alternative ( ifobj -- alt|false )
+: if-alternative ( ifobj -- alt|none )
     cdr cdr cdr
-    2dup nil objeq? if
-        2drop false
+    nil? if
+        2drop none
     else
         car
     then ;
@@ -851,7 +1262,48 @@ defer eval
 : true? ( boolobj -- bool )
     false? invert ;
 
-: application? ( obj -- obj bool)
+: lambda? ( obj -- obj bool )
+    lambda-symbol tagged-list? ;
+
+: lambda-parameters ( obj -- params )
+    cdr car ;
+
+: lambda-body ( obj -- body )
+    cdr cdr ;
+
+: begin? ( obj -- obj bool )
+    begin-symbol tagged-list? ;
+
+: begin-actions ( obj -- actions )
+    cdr ;
+
+: eval-sequence ( explist env -- finalexp env )
+    ( Evaluates all bar the final expressions in
+      an an expression list. The final expression
+      is returned to allow for tail optimization. )
+
+    2swap ( env explist )
+
+    \ Abort on empty list
+    nil? if
+        2drop none
+        2swap exit
+    then
+
+    begin
+        2dup cdr ( env explist nextexplist )
+        nil? false =
+    while
+        -2rot car 2over ( nextexplist env exp env )
+        eval
+        2drop \ discard result
+        2swap ( env nextexplist )
+    repeat
+
+    2drop car 2swap ( finalexp env )
+;
+
+: application? ( obj -- obj bool )
     pair-type istype? ;
 
 : operator ( obj -- operator )
@@ -881,6 +1333,90 @@ defer eval
     then
 ;
 
+: procedure-params ( proc -- params )
+    drop pair-type car ;
+
+: procedure-body ( proc -- body )
+    drop pair-type cdr car ;
+
+: procedure-env ( proc -- body )
+    drop pair-type cdr cdr car ;
+
+( Ensure terminating symbol arg name is handled
+  specially to allow for variadic procedures. )
+: flatten-proc-args ( argvals argnames -- argvals' argnames' )
+    nil? if
+        2over nil? false = if
+            recoverable-exception throw" Too many arguments for compound procedure."
+        else
+            2drop
+        then
+        exit
+    then
+
+    symbol-type istype? if
+        nil cons
+        2swap
+        nil cons
+        2swap
+        exit
+    then
+
+    2over
+    nil? if
+        recoverable-exception throw" Too few arguments for compound procedure."
+    else
+        cdr
+    then
+
+    2over cdr
+
+    recurse ( argvals argnames argvals'' argnames'' )
+    2rot car 2swap cons  ( argvals argvals'' argnames' )
+    2rot car 2rot cons ( argnames' argvals' )
+    2swap
+;
+
+: apply ( proc argvals -- result )
+        2swap dup case
+            primitive-proc-type of
+                drop execute     
+            endof
+
+            compound-proc-type of
+                2dup procedure-body ( argvals proc body )
+                -2rot 2dup procedure-params ( body argvals proc argnames )
+                -2rot procedure-env ( body argnames argvals procenv )
+
+                -2rot 2swap
+                flatten-proc-args
+                2swap 2rot
+
+                extend-env ( body env )
+
+                eval-sequence
+
+                R> drop ['] eval goto-deferred  \ Tail call optimization
+            endof
+
+            recoverable-exception throw" Object not applicable."
+        endcase
+;
+
+( Simply evaluates the given procedure with expbody as its argument. )
+: macro-expand ( proc expbody -- result )
+    2swap
+    2dup procedure-body ( expbody proc procbody )
+    -2rot 2dup procedure-params ( procbody expbody proc argnames )
+    -2rot procedure-env ( procbody argnames expbody procenv )
+    
+    -2rot 2swap
+    flatten-proc-args
+    2swap 2rot
+
+    extend-env eval-sequence eval
+;
+
 :noname ( obj env -- result )
     2swap
 
@@ -895,6 +1431,11 @@ defer eval
         exit
     then
 
+    quasiquote? if
+        2swap eval-quasiquote
+        exit
+    then
+
     variable? if
         2swap lookup-var
         exit
@@ -910,6 +1451,11 @@ defer eval
         exit
     then
 
+    macro-definition? if
+        2swap eval-define-macro
+        exit
+    then
+
     if? if
         2over 2over
         if-predicate
@@ -921,36 +1467,64 @@ defer eval
             if-alternative
         then
 
-        2swap ['] eval goto
+        2swap
+        ['] eval goto-deferred
+    then
+
+    lambda? if
+        2dup lambda-parameters
+        2swap lambda-body
+        2rot make-procedure
+        exit
+    then
+
+    begin? if
+        begin-actions 2swap
+        eval-sequence
+        ['] eval goto-deferred
     then
 
     application? if
-        2over 2over
-        operator 2swap eval
 
-        primitive-type istype? false = if
-            bold fg red ." Object not applicable. Aboring." reset-term cr
-            abort
-        then
+        2over 2over ( env exp env exp )
+        operator ( env exp env opname )
 
-        -2rot
-        operands 2swap list-of-vals
+        2dup lookup-macro nil? false = if
+             \ Macro function evaluation
 
-        2swap drop execute
-        exit
+            ( env exp env opname mproc )
+            2swap 2drop -2rot 2drop cdr ( env mproc body )
+
+            macro-expand
+
+            2swap
+            ['] eval goto-deferred
+        else
+           \ Regular function application
+
+            2drop ( env exp env opname )
+
+            2swap eval ( env exp proc )
+
+            -2rot ( proc env exp )
+            operands 2swap ( proc operands env )
+            list-of-vals ( proc argvals )
+
+            apply
+            exit
+        then
     then
 
-    bold fg red ." Error evaluating expression - unrecognized type. Aborting." reset-term cr
-    abort
+    recoverable-exception throw" Tried to evaluate object with unknown type."
 ; is eval
 
 \ }}}
 
 \ ---- Print ---- {{{
 
-defer print
+: printfixnum ( fixnumobj -- ) drop 0 .R ;
 
-: printnum ( numobj -- ) drop 0 .R ;
+: printrealnum ( realnumobj -- ) drop float-print ;
 
 : printbool ( numobj -- )
     drop if
@@ -972,7 +1546,7 @@ defer print
 ;
 
 : (printstring) ( stringobj -- )
-    nil-type istype? if 2drop exit then
+    nil? if 2drop exit then
 
     2dup car drop dup
     case
@@ -1011,36 +1585,226 @@ defer print
 : printprim ( primobj -- )
     2drop ." <primitive procedure>" ;
 
+: printcomp ( primobj -- )
+    2drop ." <compound procedure>" ;
+
+: printnone ( noneobj -- )
+    2drop ." Unspecified return value" ;
+
+: printport ( port -- )
+    2drop ." <port>" ;
+
 :noname ( obj -- )
-    fixnum-type istype? if printnum exit then
+    fixnum-type istype? if printfixnum exit then
+    realnum-type istype? if printrealnum exit then
     boolean-type istype? if printbool exit then
     character-type istype? if printchar exit then
     string-type istype? if printstring exit then
     symbol-type istype? if printsymbol exit then
     nil-type istype? if printnil exit then
     pair-type istype? if ." (" printpair ." )" exit then
-    primitive-type istype? if printprim exit then
+    primitive-proc-type istype? if printprim exit then
+    compound-proc-type istype? if printcomp exit then
+    none-type istype? if printnone exit then
 
-    bold fg red ." Error printing expression - unrecognized type. Aborting" reset-term cr
-    abort
+    recoverable-exception throw" Tried to print object with unknown type."
 ; is print
 
 \ }}}
 
+\ ---- Garbage Collection ---- {{{
+
+variable gc-enabled
+false gc-enabled !
+
+variable gc-stack-depth
+
+: enable-gc
+    depth gc-stack-depth !
+    true gc-enabled ! ;
+
+: disable-gc
+    false gc-enabled ! ;
+
+: gc-enabled?
+    gc-enabled @ ;
+
+: pairlike? ( obj -- obj bool )
+    pair-type istype? if true exit then
+    string-type istype? if true exit then
+    symbol-type istype? if true exit then
+    compound-proc-type istype? if true exit then
+
+    false
+;
+
+: pairlike-marked? ( obj -- obj bool )
+    over nextfrees + @ 0=
+;
+
+: mark-pairlike ( obj -- obj )
+        over nextfrees + 0 swap !
+;
+
+: gc-unmark ( -- )
+    scheme-memsize 0 do
+        1 nextfrees i + !
+    loop
+;
+
+: gc-mark-obj ( obj -- )
+
+    pairlike? invert if 2drop exit then
+    pairlike-marked? if 2drop exit then
+
+    mark-pairlike
+
+    drop pair-type 2dup
+
+    car recurse
+    cdr recurse
+;
+
+: gc-sweep
+    scheme-memsize nextfree !
+    0 scheme-memsize 1- do
+        nextfrees i + @ 0<> if
+            nextfree @ nextfrees i + !
+            i nextfree !
+        then
+    -1 +loop
+;
+
+\ Following a GC, this gives the amount of free memory
+: gc-count-marked
+    0
+    scheme-memsize 0 do
+        nextfrees i + @ 0= if 1+ then
+    loop
+;
+
+\ Debugging word - helps spot memory that is retained
+: gc-zero-unmarked
+    scheme-memsize 0 do
+        nextfrees i + @ 0<> if
+            0 car-cells i + !
+            0 cdr-cells i + !
+        then
+    loop
+;
+
+:noname
+    \ ." GC! "
+
+    gc-unmark
+
+    symbol-table obj@ gc-mark-obj
+    macro-table obj@ gc-mark-obj
+    global-env obj@ gc-mark-obj
+
+    depth gc-stack-depth @ do
+        PSP0 i + 1 + @
+        PSP0 i + 2 + @
+
+        gc-mark-obj
+    2 +loop
+
+    gc-sweep
+
+    \ ." (" gc-count-marked . ." pairs marked as used.)" cr
+; is collect-garbage
+
+\ }}}
+
+\ ---- Loading files ---- {{{
+
+: charlist>cstr ( charlist addr -- n )
+
+    dup 2swap ( origaddr addr charlist )
+
+    begin 
+        nil? false =
+    while
+        2dup cdr 2swap car 
+        drop ( origaddr addr charlist char )
+        -rot 2swap ( origaddr charlist addr char )
+        over !
+        1+ -rot ( origaddr nextaddr charlist )
+    repeat
+
+    2drop ( origaddr finaladdr ) 
+    swap -
+;
+
+: load ( addr n -- finalResult )
+    open-input-file
+
+    empty-parse-str
+
+    ok-symbol ( port res )
+
+    begin
+        2over read-port ( port res obj )
+
+        2dup EOF character-type objeq? if
+            2drop 2swap close-port
+            exit
+        then
+
+        2swap 2drop ( port obj )
+
+        global-env obj@ eval ( port res )
+    again
+;
+
+\ }}}
+
+\ ---- Standard Library ---- {{{
+
+    include scheme-primitives.4th
+
+    s" scheme-library.scm" load 2drop
+    
+\ }}}
+
 \ ---- REPL ----
 
+( REPL calls REPL-BODY in a loop until repl-body returns true. )
+: repl-body ( -- bool )
+    cr bold fg green ." > " reset-term
+
+    read-console
+
+    2dup EOF character-type objeq? if
+        2drop
+        bold fg blue ." Moriturus te saluto." reset-term cr
+        true exit
+    then
+
+    global-env obj@ eval
+
+    fg cyan ." ; " print reset-term
+
+    false
+;
+
 : repl
     cr ." Welcome to scheme.forth.jl!" cr
        ." Use Ctrl-D to exit." cr
 
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+
     begin
-        cr bold fg green ." > " reset-term
-        read
-        global-env fetchobj eval
-        fg cyan ." ; " print reset-term
-    again
+        ['] repl-body catch
+        case
+            recoverable-exception of false endof
+            unrecoverable-exception of true endof
+
+            throw false
+        endcase
+    until
 ;
 
 forth definitions