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 static int stack_depth;
  19 #define DBG_INDENT()    do { int _s; for(_s = 0; _s < stack_depth; _s++) printf("  "); } while(0)
  20 #define DBG_IN()        (++stack_depth)
  21 #define DBG_OUT()       (--stack_depth)
  22 #define DBG(...)        printf(__VA_ARGS__)
  23 #define DBGI(...)       do { DBG_INDENT(); DBG(__VA_ARGS__); } while (0)
  24 #define DBG_CONS(a)     ao_lisp_cons_print(ao_lisp_cons_poly(a))
  25 #define DBG_POLY(a)     ao_lisp_poly_print(a)
  26 #define OFFSET(a)       ((a) ? (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool) : -1)
  27 #else
  28 #define DBG_INDENT()
  29 #define DBG_IN()
  30 #define DBG_OUT()
  31 #define DBG(...)
  32 #define DBGI(...)
  33 #define DBG_CONS(a)
  34 #define DBG_POLY(a)
  35 #endif
  36
  37 enum eval_state {
  38         eval_sexpr,
  39         eval_val,
  40         eval_formal,
  41         eval_exec,
  42         eval_exec_direct,
  43         eval_cond,
  44         eval_cond_test
  45 };
  46
  47 struct ao_lisp_stack {
  48         ao_poly                 prev;
  49         uint8_t                 state;
  50         uint8_t                 macro;
  51         ao_poly                 actuals;
  52         ao_poly                 formals;
  53         ao_poly                 formals_tail;
  54         ao_poly                 frame;
  55 };
  56
  57 static struct ao_lisp_stack *
  58 ao_lisp_poly_stack(ao_poly p)
  59 {
  60         return ao_lisp_ref(p);
  61 }
  62
  63 static ao_poly
  64 ao_lisp_stack_poly(struct ao_lisp_stack *stack)
  65 {
  66         return ao_lisp_poly(stack, AO_LISP_OTHER);
  67 }
  68
  69 static int
  70 stack_size(void *addr)
  71 {
  72         (void) addr;
  73         return sizeof (struct ao_lisp_stack);
  74 }
  75
  76 static void
  77 stack_mark(void *addr)
  78 {
  79         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  80         for (;;) {
  81                 ao_lisp_poly_mark(stack->actuals);
  82                 ao_lisp_poly_mark(stack->formals);
  83                 /* no need to mark formals_tail */
  84                 ao_lisp_poly_mark(stack->frame);
  85                 stack = ao_lisp_poly_stack(stack->prev);
  86                 if (ao_lisp_mark_memory(stack, sizeof (struct ao_lisp_stack)))
  87                         break;
  88         }
  89 }
  90
  91 static const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type;
  92
  93 static void
  94 stack_move(void *addr)
  95 {
  96         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  97
  98         while (stack) {
  99                 void    *prev;
 100                 int     ret;
 101                 (void) ao_lisp_poly_move(&stack->actuals);
 102                 (void) ao_lisp_poly_move(&stack->formals);
 103                 (void) ao_lisp_poly_move(&stack->formals_tail);
 104                 (void) ao_lisp_poly_move(&stack->frame);
 105                 prev = ao_lisp_poly_stack(stack->prev);
 106                 ret = ao_lisp_move(&ao_lisp_stack_type, &prev);
 107                 if (prev != ao_lisp_poly_stack(stack->prev))
 108                         stack->prev = ao_lisp_stack_poly(prev);
 109                 if (ret);
 110                         break;
 111                 stack = ao_lisp_poly_stack(stack->prev);
 112         }
 113 }
 114
 115 static const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type = {
 116         .size = stack_size,
 117         .mark = stack_mark,
 118         .move = stack_move
 119 };
 120
 121 static struct ao_lisp_stack     *ao_lisp_stack;
 122 static ao_poly                  ao_lisp_v;
 123 static uint8_t been_here;
 124
 125 ao_poly
 126 ao_lisp_set_cond(struct ao_lisp_cons *c)
 127 {
 128         ao_lisp_stack->state = eval_cond;
 129         ao_lisp_stack->actuals = ao_lisp_cons_poly(c);
 130         return AO_LISP_NIL;
 131 }
 132
 133 void
 134 ao_lisp_stack_reset(struct ao_lisp_stack *stack)
 135 {
 136         stack->state = eval_sexpr;
 137         stack->macro = 0;
 138         stack->actuals = AO_LISP_NIL;
 139         stack->formals = AO_LISP_NIL;
 140         stack->formals_tail = AO_LISP_NIL;
 141         stack->frame = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
 142 }
 143
 144 struct ao_lisp_stack *
 145 ao_lisp_stack_push(void)
 146 {
 147         struct ao_lisp_stack    *stack = ao_lisp_alloc(sizeof (struct ao_lisp_stack));
 148         if (!stack)
 149                 return NULL;
 150         stack->prev = ao_lisp_stack_poly(ao_lisp_stack);
 151         ao_lisp_stack = stack;
 152         ao_lisp_stack_reset(stack);
 153         DBGI("stack push\n");
 154         DBG_IN();
 155         return stack;
 156 }
 157
 158 struct ao_lisp_stack *
 159 ao_lisp_stack_pop(void)
 160 {
 161         if (!ao_lisp_stack)
 162                 return NULL;
 163         DBG_OUT();
 164         DBGI("stack pop\n");
 165         ao_lisp_stack = ao_lisp_poly_stack(ao_lisp_stack->prev);
 166         if (ao_lisp_stack)
 167                 ao_lisp_frame_current = ao_lisp_poly_frame(ao_lisp_stack->frame);
 168         else
 169                 ao_lisp_frame_current = NULL;
 170         return ao_lisp_stack;
 171 }
 172
 173 static void
 174 ao_lisp_stack_clear(void)
 175 {
 176         ao_lisp_stack = NULL;
 177         ao_lisp_frame_current = NULL;
 178 }
 179
 180 static ao_poly
 181 func_type(ao_poly func)
 182 {
 183         struct ao_lisp_cons     *cons;
 184         struct ao_lisp_cons     *args;
 185         int                     f;
 186
 187         DBGI("func type "); DBG_POLY(func); DBG("\n");
 188         if (func == AO_LISP_NIL)
 189                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is nil");
 190         if (ao_lisp_poly_type(func) == AO_LISP_BUILTIN) {
 191                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(func);
 192                 return b->args;
 193         } else if (ao_lisp_poly_type(func) == AO_LISP_CONS) {
 194                 cons = ao_lisp_poly_cons(func);
 195                 if (!ao_lisp_check_argc(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 3, 3))
 196                         return AO_LISP_NIL;
 197                 if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 0, AO_LISP_ATOM, 0))
 198                         return AO_LISP_NIL;
 199                 if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 1, AO_LISP_CONS, 1))
 200                         return AO_LISP_NIL;
 201                 args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 1));
 202                 f = 0;
 203                 while (args) {
 204                         if (ao_lisp_poly_type(args->car) != AO_LISP_ATOM) {
 205                                 return ao_lisp_error(ao_lisp_arg(cons, 0), "formal %d is not an atom", f);
 206                         }
 207                         args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 208                         f++;
 209                 }
 210                 return ao_lisp_arg(cons, 0);
 211         } else {
 212                 ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "not a func");
 213                 abort();
 214                 return AO_LISP_NIL;
 215         }
 216 }
 217
 218 static int
 219 ao_lisp_cons_length(struct ao_lisp_cons *cons)
 220 {
 221         int     len = 0;
 222         while (cons) {
 223                 len++;
 224                 cons = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 225         }
 226         return len;
 227 }
 228
 229 static ao_poly
 230 ao_lisp_lambda(struct ao_lisp_cons *cons)
 231 {
 232         ao_poly                 type;
 233         struct ao_lisp_cons     *lambda;
 234         struct ao_lisp_cons     *args;
 235         struct ao_lisp_frame    *next_frame;
 236         int                     args_wanted;
 237         int                     args_provided;
 238
 239         lambda = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 0));
 240         DBGI("lambda "); DBG_CONS(lambda); DBG("\n");
 241         type = ao_lisp_arg(lambda, 0);
 242         args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(lambda, 1));
 243
 244         args_wanted = ao_lisp_cons_length(args);
 245
 246         /* Create a frame to hold the variables
 247          */
 248         if (type == _ao_lisp_atom_lambda)
 249                 args_provided = ao_lisp_cons_length(cons) - 1;
 250         else
 251                 args_provided = 1;
 252         if (args_wanted != args_provided)
 253                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "need %d args, not %d", args_wanted, args_provided);
 254         next_frame = ao_lisp_frame_new(args_wanted);
 255 //      DBGI("new frame %d\n", OFFSET(next_frame));
 256         switch (type) {
 257         case _ao_lisp_atom_lambda: {
 258                 int                     f;
 259                 struct ao_lisp_cons     *vals = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 260
 261                 for (f = 0; f < args_wanted; f++) {
 262                         next_frame->vals[f].atom = args->car;
 263                         next_frame->vals[f].val = vals->car;
 264                         args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 265                         vals = ao_lisp_poly_cons(vals->cdr);
 266                 }
 267                 break;
 268         }
 269         case _ao_lisp_atom_lexpr:
 270         case _ao_lisp_atom_nlambda:
 271                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 272                 next_frame->vals[0].val = cons->cdr;
 273                 break;
 274         case _ao_lisp_atom_macro:
 275                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 276                 next_frame->vals[0].val = ao_lisp_cons_poly(cons);
 277                 break;
 278         }
 279         next_frame->next = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
 280         ao_lisp_frame_current = next_frame;
 281         ao_lisp_stack->frame = ao_lisp_frame_poly(next_frame);
 282         return ao_lisp_arg(lambda, 2);
 283 }
 284
 285 ao_poly
 286 ao_lisp_eval(ao_poly _v)
 287 {
 288         struct ao_lisp_stack    *stack;
 289         ao_poly                 formal;
 290
 291         ao_lisp_v = _v;
 292         if (!been_here) {
 293                 been_here = 1;
 294                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_stack_type, &ao_lisp_stack);
 295                 ao_lisp_root_poly_add(&ao_lisp_v);
 296         }
 297
 298         stack = ao_lisp_stack_push();
 299
 300         for (;;) {
 301                 if (ao_lisp_exception)
 302                         return AO_LISP_NIL;
 303                 switch (stack->state) {
 304                 case eval_sexpr:
 305                         DBGI("sexpr: "); DBG_POLY(ao_lisp_v); DBG("\n");
 306                         switch (ao_lisp_poly_type(ao_lisp_v)) {
 307                         case AO_LISP_CONS:
 308                                 if (ao_lisp_v == AO_LISP_NIL) {
 309                                         stack->state = eval_exec;
 310                                         break;
 311                                 }
 312                                 stack->actuals = ao_lisp_v;
 313                                 stack->state = eval_formal;
 314                                 stack = ao_lisp_stack_push();
 315                                 ao_lisp_v = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_v)->car;
 316                                 break;
 317                         case AO_LISP_ATOM:
 318                                 ao_lisp_v = ao_lisp_atom_get(ao_lisp_v);
 319                                 /* fall through */
 320                         case AO_LISP_INT:
 321                         case AO_LISP_STRING:
 322                                 stack->state = eval_val;
 323                                 break;
 324                         }
 325                         break;
 326                 case eval_val:
 327                         DBGI("val: "); DBG_POLY(ao_lisp_v); DBG("\n");
 328                         stack = ao_lisp_stack_pop();
 329                         if (!stack)
 330                                 return ao_lisp_v;
 331                         DBGI("..state %d\n", stack->state);
 332                         break;
 333
 334                 case eval_formal:
 335                         /* Check what kind of function we've got */
 336                         if (!stack->formals) {
 337                                 switch (func_type(ao_lisp_v)) {
 338                                 case AO_LISP_LAMBDA:
 339                                 case _ao_lisp_atom_lambda:
 340                                 case AO_LISP_LEXPR:
 341                                 case _ao_lisp_atom_lexpr:
 342                                         DBGI(".. lambda or lexpr\n");
 343                                         break;
 344                                 case AO_LISP_MACRO:
 345                                 case _ao_lisp_atom_macro:
 346                                         stack->macro = 1;
 347                                 case AO_LISP_NLAMBDA:
 348                                 case _ao_lisp_atom_nlambda:
 349                                         DBGI(".. nlambda or macro\n");
 350                                         stack->formals = stack->actuals;
 351                                         stack->state = eval_exec_direct;
 352                                         break;
 353                                 }
 354                                 if (stack->state == eval_exec_direct)
 355                                         break;
 356                         }
 357
 358                         formal = ao_lisp_cons_poly(ao_lisp_cons_cons(ao_lisp_v, NULL));
 359                         if (!formal) {
 360                                 ao_lisp_stack_clear();
 361                                 return AO_LISP_NIL;
 362                         }
 363
 364                         if (stack->formals_tail)
 365                                 ao_lisp_poly_cons(stack->formals_tail)->cdr = formal;
 366                         else
 367                                 stack->formals = formal;
 368                         stack->formals_tail = formal;
 369
 370                         DBGI("formals now "); DBG_POLY(stack->formals); DBG("\n");
 371
 372                         ao_lisp_v = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals)->cdr;
 373
 374                         stack->state = eval_sexpr;
 375
 376                         break;
 377                 case eval_exec:
 378                         if (!stack->formals) {
 379                                 ao_lisp_v = AO_LISP_NIL;
 380                                 stack->state = eval_val;
 381                                 break;
 382                         }
 383                         ao_lisp_v = ao_lisp_poly_cons(stack->formals)->car;
 384                 case eval_exec_direct:
 385                         DBGI("exec: macro %d ", stack->macro); DBG_POLY(ao_lisp_v); DBG(" formals "); DBG_POLY(stack->formals); DBG ("\n");
 386                         if (ao_lisp_poly_type(ao_lisp_v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 387                                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(ao_lisp_v);
 388                                 struct ao_lisp_cons     *f = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_poly_cons(stack->formals)->cdr);
 389
 390                                 DBGI(".. builtin formals "); DBG_CONS(f); DBG("\n");
 391                                 if (stack->macro)
 392                                         stack->state = eval_sexpr;
 393                                 else
 394                                         stack->state = eval_val;
 395                                 stack->macro = 0;
 396                                 ao_lisp_v = ao_lisp_func(b) (f);
 397                                 DBGI("builtin result:"); DBG_POLY(ao_lisp_v); DBG ("\n");
 398                                 if (ao_lisp_exception) {
 399                                         ao_lisp_stack_clear();
 400                                         return AO_LISP_NIL;
 401                                 }
 402                                 break;
 403                         } else {
 404                                 ao_lisp_v = ao_lisp_lambda(ao_lisp_poly_cons(stack->formals));
 405                                 ao_lisp_stack_reset(stack);
 406                         }
 407                         break;
 408                 case eval_cond:
 409                         DBGI("cond: "); DBG_POLY(stack->actuals); DBG("\n");
 410                         if (!stack->actuals) {
 411                                 ao_lisp_v = AO_LISP_NIL;
 412                                 stack->state = eval_val;
 413                         } else {
 414                                 ao_lisp_v = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals)->car;
 415                                 if (!ao_lisp_v || ao_lisp_poly_type(ao_lisp_v) != AO_LISP_CONS) {
 416                                         ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "invalid cond clause");
 417                                         goto bail;
 418                                 }
 419                                 ao_lisp_v = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_v)->car;
 420                                 stack->state = eval_cond_test;
 421                                 stack = ao_lisp_stack_push();
 422                                 stack->state = eval_sexpr;
 423                         }
 424                         break;
 425                 case eval_cond_test:
 426                         DBGI("cond_test "); DBG_POLY(ao_lisp_v); DBG("\n");
 427                         if (ao_lisp_v) {
 428                                 struct ao_lisp_cons *car = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_poly_cons(stack->actuals)->car);
 429                                 struct ao_lisp_cons *c = ao_lisp_poly_cons(car->cdr);
 430                                 if (c) {
 431                                         ao_lisp_v = c->car;
 432                                         stack->state = eval_sexpr;
 433                                 } else {
 434                                         stack->state = eval_val;
 435                                 }
 436                         } else {
 437                                 stack->actuals = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals)->cdr;
 438                                 stack->state = eval_cond;
 439                         }
 440                         break;
 441                 }
 442         }
 443 bail:
 444         ao_lisp_stack_clear();
 445         return AO_LISP_NIL;
 446 }