git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/lisp/ao_lisp_eval.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2016 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation, either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  */
  14
  15 #include "ao_lisp.h"
  16
  17 #if 0
  18 #define DBG(...) printf(__VA_ARGS__)
  19 #define DBG_CONS(a)     ao_lisp_cons_print(ao_lisp_cons_poly(a))
  20 #define DBG_POLY(a)     ao_lisp_poly_print(a)
  21 #define OFFSET(a)       ((a) ? (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool) : -1)
  22 #else
  23 #define DBG(...)
  24 #define DBG_CONS(a)
  25 #define DBG_POLY(a)
  26 #endif
  27
  28 struct ao_lisp_stack {
  29         ao_poly                 next;
  30         ao_poly                 actuals;
  31         ao_poly                 formals;
  32         ao_poly                 frame;
  33         ao_poly                 cond;
  34 };
  35
  36 static struct ao_lisp_stack *
  37 ao_lisp_poly_stack(ao_poly p)
  38 {
  39         return ao_lisp_ref(p);
  40 }
  41
  42 static ao_poly
  43 ao_lisp_stack_poly(struct ao_lisp_stack *stack)
  44 {
  45         return ao_lisp_poly(stack, AO_LISP_OTHER);
  46 }
  47
  48 static int
  49 stack_size(void *addr)
  50 {
  51         (void) addr;
  52         return sizeof (struct ao_lisp_stack);
  53 }
  54
  55 static void
  56 stack_mark(void *addr)
  57 {
  58         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  59         for (;;) {
  60                 ao_lisp_poly_mark(stack->actuals);
  61                 ao_lisp_poly_mark(stack->formals);
  62                 ao_lisp_poly_mark(stack->frame);
  63                 ao_lisp_poly_mark(stack->cond);
  64                 stack = ao_lisp_poly_stack(stack->next);
  65                 if (ao_lisp_mark_memory(stack, sizeof (struct ao_lisp_stack)))
  66                         break;
  67         }
  68 }
  69
  70 static void
  71 stack_move(void *addr)
  72 {
  73         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  74
  75         for (;;) {
  76                 struct ao_lisp_stack *next;
  77                 stack->actuals = ao_lisp_poly_move(stack->actuals);
  78                 stack->formals = ao_lisp_poly_move(stack->formals);
  79                 stack->frame = ao_lisp_poly_move(stack->frame);
  80                 stack->cond = ao_lisp_poly_move(stack->cond);
  81                 next = ao_lisp_ref(stack->next);
  82                 next = ao_lisp_move_memory(next, sizeof (struct ao_lisp_stack));
  83                 stack->next = ao_lisp_stack_poly(next);
  84                 stack = next;
  85         }
  86 }
  87
  88 static const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type = {
  89         .size = stack_size,
  90         .mark = stack_mark,
  91         .move = stack_move
  92 };
  93
  94
  95 static struct ao_lisp_stack     *stack;
  96 static struct ao_lisp_cons      *actuals;
  97 static struct ao_lisp_cons      *formals;
  98 static struct ao_lisp_cons      *formals_tail;
  99 static struct ao_lisp_cons      *cond;
 100 struct ao_lisp_frame            *next_frame;
 101 static uint8_t been_here;
 102
 103 ao_poly
 104 ao_lisp_set_cond(struct ao_lisp_cons *c)
 105 {
 106         cond = c;
 107         return AO_LISP_NIL;
 108 }
 109
 110 static int
 111 ao_lisp_stack_push(void)
 112 {
 113         struct ao_lisp_stack    *n = ao_lisp_alloc(sizeof (struct ao_lisp_stack));
 114         if (!n)
 115                 return 0;
 116         n->next = ao_lisp_stack_poly(stack);
 117         n->actuals = ao_lisp_cons_poly(actuals);
 118         n->formals = ao_lisp_cons_poly(formals);
 119         n->cond = ao_lisp_cons_poly(cond);
 120         n->frame = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
 121         DBG("push frame %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
 122         stack = n;
 123         return 1;
 124 }
 125
 126 static void
 127 ao_lisp_stack_pop(void)
 128 {
 129         actuals = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals);
 130         formals = ao_lisp_poly_cons(stack->formals);
 131         cond = ao_lisp_poly_cons(stack->cond);
 132         ao_lisp_frame_current = ao_lisp_poly_frame(stack->frame);
 133         DBG("pop frame %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
 134         formals_tail = 0;
 135
 136         /* Recompute the tail of the formals list */
 137         if (formals) {
 138                 struct ao_lisp_cons *formal;
 139                 for (formal = formals; formal->cdr != AO_LISP_NIL; formal = ao_lisp_poly_cons(formal->cdr));
 140                 formals_tail = formal;
 141         }
 142         stack = ao_lisp_poly_stack(stack->next);
 143 }
 144
 145 static void
 146 ao_lisp_stack_clear(void)
 147 {
 148         stack = 0;
 149         actuals = formals = formals_tail = 0;
 150         cond = 0;
 151         ao_lisp_frame_current = 0;
 152 }
 153
 154
 155 static ao_poly
 156 func_type(ao_poly func)
 157 {
 158         struct ao_lisp_cons     *cons;
 159         struct ao_lisp_cons     *args;
 160         int                     f;
 161
 162         DBG("func type "); DBG_POLY(func); DBG("\n");
 163         if (func == AO_LISP_NIL)
 164                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is nil");
 165         if (ao_lisp_poly_type(func) != AO_LISP_CONS)
 166                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is not list");
 167         cons = ao_lisp_poly_cons(func);
 168         if (!ao_lisp_check_argc(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 3, 3))
 169                 return AO_LISP_NIL;
 170         if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 0, AO_LISP_ATOM, 0))
 171                 return AO_LISP_NIL;
 172         if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 1, AO_LISP_CONS, 1))
 173                 return AO_LISP_NIL;
 174         args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 1));
 175         f = 0;
 176         while (args) {
 177                 if (ao_lisp_poly_type(args->car) != AO_LISP_ATOM) {
 178                         return ao_lisp_error(ao_lisp_arg(cons, 0), "formal %d is not an atom", f);
 179                 }
 180                 args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 181                 f++;
 182         }
 183         return ao_lisp_arg(cons, 0);
 184 }
 185
 186 static int
 187 ao_lisp_cons_length(struct ao_lisp_cons *cons)
 188 {
 189         int     len = 0;
 190         while (cons) {
 191                 len++;
 192                 cons = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 193         }
 194         return len;
 195 }
 196
 197 static ao_poly
 198 ao_lisp_lambda(struct ao_lisp_cons *cons)
 199 {
 200         ao_poly                 type;
 201         struct ao_lisp_cons     *lambda;
 202         struct ao_lisp_cons     *args;
 203         int                     args_wanted;
 204         int                     args_provided;
 205
 206         lambda = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 0));
 207         DBG("lambda "); DBG_CONS(lambda); DBG("\n");
 208         type = ao_lisp_arg(lambda, 0);
 209         args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(lambda, 1));
 210
 211         args_wanted = ao_lisp_cons_length(args);
 212
 213         /* Create a frame to hold the variables
 214          */
 215         if (type == _ao_lisp_atom_lambda)
 216                 args_provided = ao_lisp_cons_length(cons) - 1;
 217         else
 218                 args_provided = 1;
 219         if (args_wanted != args_provided)
 220                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "need %d args, not %d", args_wanted, args_provided);
 221         next_frame = ao_lisp_frame_new(args_wanted, 0);
 222         DBG("new frame %d\n", OFFSET(next_frame));
 223         switch (type) {
 224         case _ao_lisp_atom_lambda: {
 225                 int                     f;
 226                 struct ao_lisp_cons     *vals = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 227
 228                 for (f = 0; f < args_wanted; f++) {
 229                         next_frame->vals[f].atom = args->car;
 230                         next_frame->vals[f].val = vals->car;
 231                         args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 232                         vals = ao_lisp_poly_cons(vals->cdr);
 233                 }
 234                 break;
 235         }
 236         case _ao_lisp_atom_lexpr:
 237         case _ao_lisp_atom_nlambda:
 238                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 239                 next_frame->vals[0].val = cons->cdr;
 240                 break;
 241         case _ao_lisp_atom_macro:
 242                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 243                 next_frame->vals[0].val = ao_lisp_cons_poly(cons);
 244                 break;
 245         }
 246         return ao_lisp_arg(lambda, 2);
 247 }
 248
 249 ao_poly
 250 ao_lisp_eval(ao_poly v)
 251 {
 252         struct ao_lisp_cons     *formal;
 253         int                     cons = 0;
 254
 255         if (!been_here) {
 256                 been_here = 1;
 257                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_stack_type, &stack);
 258                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &actuals);
 259                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &formals);
 260                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &formals_tail);
 261         }
 262         stack = 0;
 263         actuals = 0;
 264         formals = 0;
 265         formals_tail = 0;
 266         cond = 0;
 267         for (;;) {
 268
 269         restart:
 270                 if (cond) {
 271                         if (cond->car == AO_LISP_NIL) {
 272                                 cond = AO_LISP_NIL;
 273                                 v = AO_LISP_NIL;
 274                         } else {
 275                                 if (ao_lisp_poly_type(cond->car) != AO_LISP_CONS) {
 276                                         ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "malformed cond");
 277                                         goto bail;
 278                                 }
 279                                 v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->car;
 280                         }
 281                 }
 282
 283                 /* Build stack frames for each list */
 284                 while (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_CONS) {
 285                         if (v == AO_LISP_NIL)
 286                                 break;
 287
 288                         /* Push existing bits on the stack */
 289                         if (cons++)
 290                                 if (!ao_lisp_stack_push())
 291                                         goto bail;
 292
 293                         actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
 294                         formals = NULL;
 295                         formals_tail = NULL;
 296                         cond = NULL;
 297
 298                         v = actuals->car;
 299
 300 //                      DBG("start: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
 301 //                      DBG("start: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
 302 //                      DBG("start: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
 303                 }
 304
 305                 /* Evaluate primitive types */
 306
 307                 DBG ("actual: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 308
 309                 switch (ao_lisp_poly_type(v)) {
 310                 case AO_LISP_INT:
 311                 case AO_LISP_STRING:
 312                         break;
 313                 case AO_LISP_ATOM:
 314                         v = ao_lisp_atom_get(v);
 315                         break;
 316                 }
 317
 318                 while (cons) {
 319                         DBG("add formal: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 320
 321                         /* We've processed the first element of the list, go check
 322                          * what kind of function we've got
 323                          */
 324                         if (formals == NULL) {
 325                                 if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 326                                         struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 327                                         switch (b->args) {
 328                                         case AO_LISP_NLAMBDA:
 329                                                 formals = actuals;
 330                                                 goto eval;
 331
 332                                         case AO_LISP_MACRO:
 333                                                 v = ao_lisp_func(b)(ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr));
 334                                                 DBG("macro "); DBG_POLY(ao_lisp_cons_poly(actuals));
 335                                                 DBG(" -> "); DBG_POLY(v);
 336                                                 DBG("\n");
 337                                                 if (ao_lisp_poly_type(v) != AO_LISP_CONS) {
 338                                                         ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "macro didn't return list");
 339                                                         goto bail;
 340                                                 }
 341                                                 /* Reset frame to the new list */
 342                                                 actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
 343                                                 v = actuals->car;
 344                                                 goto restart;
 345                                         }
 346                                 } else {
 347                                         switch (func_type(v)) {
 348                                         case _ao_lisp_atom_lambda:
 349                                         case _ao_lisp_atom_lexpr:
 350                                                 break;
 351                                         case _ao_lisp_atom_nlambda:
 352                                                 formals = actuals;
 353                                                 goto eval;
 354                                         case _ao_lisp_atom_macro:
 355                                                 break;
 356                                         default:
 357                                                 ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "operator is not a function");
 358                                                 goto bail;
 359                                         }
 360                                 }
 361                         }
 362
 363                         formal = ao_lisp_cons_cons(v, NULL);
 364                         if (formals_tail)
 365                                 formals_tail->cdr = ao_lisp_cons_poly(formal);
 366                         else
 367                                 formals = formal;
 368                         formals_tail = formal;
 369                         actuals = ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr);
 370
 371                         DBG("formals: ");
 372                         DBG_CONS(formals);
 373                         DBG("\n");
 374                         DBG("actuals: ");
 375                         DBG_CONS(actuals);
 376                         DBG("\n");
 377
 378                         /* Process all of the arguments */
 379                         if (actuals) {
 380                                 v = actuals->car;
 381                                 break;
 382                         }
 383
 384                         v = formals->car;
 385
 386                 eval:
 387
 388                         /* Evaluate the resulting list */
 389                         if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 390                                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 391
 392                                 v = ao_lisp_func(b) (ao_lisp_poly_cons(formals->cdr));
 393
 394                                 DBG ("eval: ");
 395                                 DBG_CONS(formals);
 396                                 DBG(" -> ");
 397                                 DBG_POLY(v);
 398                                 DBG ("\n");
 399                                 if (ao_lisp_exception)
 400                                         goto bail;
 401
 402                                 if (cond)
 403                                         goto restart;
 404                         } else {
 405                                 v = ao_lisp_lambda(formals);
 406                                 if (ao_lisp_exception)
 407                                         goto bail;
 408                         }
 409
 410                         --cons;
 411                         if (cons) {
 412                                 ao_lisp_stack_pop();
 413 //                              DBG("stack pop: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
 414 //                              DBG("stack pop: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
 415 //                              DBG("stack pop: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
 416                         } else {
 417                                 actuals = 0;
 418                                 formals = 0;
 419                                 formals_tail = 0;
 420                                 ao_lisp_frame_current = 0;
 421                         }
 422                         if (next_frame) {
 423                                 ao_lisp_frame_current = next_frame;
 424                                 DBG("next frame %d\n", OFFSET(next_frame));
 425                                 next_frame = 0;
 426                                 goto restart;
 427                         }
 428                         if (cond) {
 429                                 if (v) {
 430                                         v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->cdr;
 431                                         if (v != AO_LISP_NIL) {
 432                                                 v = ao_lisp_poly_cons(v)->car;
 433                                                 goto restart;
 434                                         }
 435                                 } else {
 436                                         cond = ao_lisp_poly_cons(cond->cdr);
 437                                         goto restart;
 438                                 }
 439                         }
 440                 }
 441                 if (!cons)
 442                         break;
 443         }
 444         DBG("leaving frame at %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
 445         return v;
 446 bail:
 447         ao_lisp_stack_clear();
 448         return AO_LISP_NIL;
 449 }