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 1
  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_exec,
  41         eval_exec_direct
  42 };
  43
  44 struct ao_lisp_stack {
  45         ao_poly                 prev;
  46         uint8_t                 state;
  47         uint8_t                 macro;
  48         ao_poly                 actuals;
  49         ao_poly                 formals;
  50         ao_poly                 formals_tail;
  51         ao_poly                 frame;
  52 };
  53
  54 static struct ao_lisp_stack *
  55 ao_lisp_poly_stack(ao_poly p)
  56 {
  57         return ao_lisp_ref(p);
  58 }
  59
  60 static ao_poly
  61 ao_lisp_stack_poly(struct ao_lisp_stack *stack)
  62 {
  63         return ao_lisp_poly(stack, AO_LISP_OTHER);
  64 }
  65
  66 static int
  67 stack_size(void *addr)
  68 {
  69         (void) addr;
  70         return sizeof (struct ao_lisp_stack);
  71 }
  72
  73 static void
  74 stack_mark(void *addr)
  75 {
  76         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  77         for (;;) {
  78                 ao_lisp_poly_mark(stack->actuals);
  79                 ao_lisp_poly_mark(stack->formals);
  80                 ao_lisp_poly_mark(stack->frame);
  81                 stack = ao_lisp_poly_stack(stack->prev);
  82                 if (ao_lisp_mark_memory(stack, sizeof (struct ao_lisp_stack)))
  83                         break;
  84         }
  85 }
  86
  87 static void
  88 stack_move(void *addr)
  89 {
  90         struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
  91
  92         for (;;) {
  93                 struct ao_lisp_stack *prev;
  94                 stack->actuals = ao_lisp_poly_move(stack->actuals);
  95                 stack->formals = ao_lisp_poly_move(stack->formals);
  96                 stack->frame = ao_lisp_poly_move(stack->frame);
  97                 prev = ao_lisp_ref(stack->prev);
  98                 prev = ao_lisp_move_memory(prev, sizeof (struct ao_lisp_stack));
  99                 stack->prev = ao_lisp_stack_poly(prev);
 100                 stack = prev;
 101         }
 102 }
 103
 104 static const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type = {
 105         .size = stack_size,
 106         .mark = stack_mark,
 107         .move = stack_move
 108 };
 109
 110
 111 static struct ao_lisp_stack     *ao_lisp_stack;
 112 static uint8_t been_here;
 113
 114 ao_poly
 115 ao_lisp_set_cond(struct ao_lisp_cons *c)
 116 {
 117         return AO_LISP_NIL;
 118 }
 119
 120 static void
 121 ao_lisp_stack_reset(struct ao_lisp_stack *stack)
 122 {
 123         stack->state = eval_sexpr;
 124         stack->macro = 0;
 125         stack->actuals = AO_LISP_NIL;
 126         stack->formals = AO_LISP_NIL;
 127         stack->formals_tail = AO_LISP_NIL;
 128         stack->frame = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
 129 }
 130
 131 static struct ao_lisp_stack *
 132 ao_lisp_stack_push(void)
 133 {
 134         struct ao_lisp_stack    *stack = ao_lisp_alloc(sizeof (struct ao_lisp_stack));
 135         if (!stack)
 136                 return NULL;
 137         stack->prev = ao_lisp_stack_poly(ao_lisp_stack);
 138         ao_lisp_stack_reset(stack);
 139         ao_lisp_stack = stack;
 140         DBGI("stack push\n");
 141         DBG_IN();
 142         return stack;
 143 }
 144
 145 static struct ao_lisp_stack *
 146 ao_lisp_stack_pop(void)
 147 {
 148         if (!ao_lisp_stack)
 149                 return NULL;
 150         DBG_OUT();
 151         DBGI("stack pop\n");
 152         ao_lisp_stack = ao_lisp_poly_stack(ao_lisp_stack->prev);
 153         if (ao_lisp_stack)
 154                 ao_lisp_frame_current = ao_lisp_poly_frame(ao_lisp_stack->frame);
 155         else
 156                 ao_lisp_frame_current = NULL;
 157         return ao_lisp_stack;
 158 }
 159
 160 static void
 161 ao_lisp_stack_clear(void)
 162 {
 163         ao_lisp_stack = NULL;
 164         ao_lisp_frame_current = NULL;
 165 }
 166
 167
 168 static ao_poly
 169 func_type(ao_poly func)
 170 {
 171         struct ao_lisp_cons     *cons;
 172         struct ao_lisp_cons     *args;
 173         int                     f;
 174
 175         DBGI("func type "); DBG_POLY(func); DBG("\n");
 176         if (func == AO_LISP_NIL)
 177                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is nil");
 178         if (ao_lisp_poly_type(func) == AO_LISP_BUILTIN) {
 179                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(func);
 180                 return b->args;
 181         } else if (ao_lisp_poly_type(func) == AO_LISP_CONS) {
 182                 cons = ao_lisp_poly_cons(func);
 183                 if (!ao_lisp_check_argc(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 3, 3))
 184                         return AO_LISP_NIL;
 185                 if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 0, AO_LISP_ATOM, 0))
 186                         return AO_LISP_NIL;
 187                 if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 1, AO_LISP_CONS, 1))
 188                         return AO_LISP_NIL;
 189                 args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 1));
 190                 f = 0;
 191                 while (args) {
 192                         if (ao_lisp_poly_type(args->car) != AO_LISP_ATOM) {
 193                                 return ao_lisp_error(ao_lisp_arg(cons, 0), "formal %d is not an atom", f);
 194                         }
 195                         args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 196                         f++;
 197                 }
 198                 return ao_lisp_arg(cons, 0);
 199         } else
 200                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "not a func");
 201 }
 202
 203 static int
 204 ao_lisp_cons_length(struct ao_lisp_cons *cons)
 205 {
 206         int     len = 0;
 207         while (cons) {
 208                 len++;
 209                 cons = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 210         }
 211         return len;
 212 }
 213
 214 static ao_poly
 215 ao_lisp_lambda(struct ao_lisp_cons *cons)
 216 {
 217         ao_poly                 type;
 218         struct ao_lisp_cons     *lambda;
 219         struct ao_lisp_cons     *args;
 220         struct ao_lisp_frame    *next_frame;
 221         int                     args_wanted;
 222         int                     args_provided;
 223
 224         lambda = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 0));
 225         DBGI("lambda "); DBG_CONS(lambda); DBG("\n");
 226         type = ao_lisp_arg(lambda, 0);
 227         args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(lambda, 1));
 228
 229         args_wanted = ao_lisp_cons_length(args);
 230
 231         /* Create a frame to hold the variables
 232          */
 233         if (type == _ao_lisp_atom_lambda)
 234                 args_provided = ao_lisp_cons_length(cons) - 1;
 235         else
 236                 args_provided = 1;
 237         if (args_wanted != args_provided)
 238                 return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "need %d args, not %d", args_wanted, args_provided);
 239         next_frame = ao_lisp_frame_new(args_wanted, 0);
 240         DBGI("new frame %d\n", OFFSET(next_frame));
 241         switch (type) {
 242         case _ao_lisp_atom_lambda: {
 243                 int                     f;
 244                 struct ao_lisp_cons     *vals = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
 245
 246                 for (f = 0; f < args_wanted; f++) {
 247                         next_frame->vals[f].atom = args->car;
 248                         next_frame->vals[f].val = vals->car;
 249                         args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
 250                         vals = ao_lisp_poly_cons(vals->cdr);
 251                 }
 252                 break;
 253         }
 254         case _ao_lisp_atom_lexpr:
 255         case _ao_lisp_atom_nlambda:
 256                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 257                 next_frame->vals[0].val = cons->cdr;
 258                 break;
 259         case _ao_lisp_atom_macro:
 260                 next_frame->vals[0].atom = args->car;
 261                 next_frame->vals[0].val = ao_lisp_cons_poly(cons);
 262                 break;
 263         }
 264         next_frame->next = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
 265         ao_lisp_frame_current = next_frame;
 266         ao_lisp_stack->frame = ao_lisp_frame_poly(next_frame);
 267         return ao_lisp_arg(lambda, 2);
 268 }
 269
 270 ao_poly
 271 ao_lisp_eval(ao_poly v)
 272 {
 273         struct ao_lisp_stack    *stack;
 274         ao_poly                 formal;
 275
 276         if (!been_here) {
 277                 been_here = 1;
 278                 ao_lisp_root_add(&ao_lisp_stack_type, &stack);
 279         }
 280
 281         stack = ao_lisp_stack_push();
 282
 283         for (;;) {
 284                 if (ao_lisp_exception)
 285                         return AO_LISP_NIL;
 286                 switch (stack->state) {
 287                 case eval_sexpr:
 288                         DBGI("sexpr: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 289                         switch (ao_lisp_poly_type(v)) {
 290                         case AO_LISP_CONS:
 291                                 if (v == AO_LISP_NIL) {
 292                                         stack->state = eval_exec;
 293                                         break;
 294                                 }
 295                                 stack->actuals = v;
 296                                 stack = ao_lisp_stack_push();
 297                                 v = ao_lisp_poly_cons(v)->car;
 298                                 break;
 299                         case AO_LISP_ATOM:
 300                                 v = ao_lisp_atom_get(v);
 301                                 /* fall through */
 302                         case AO_LISP_INT:
 303                         case AO_LISP_STRING:
 304                                 stack->state = eval_val;
 305                                 break;
 306                         }
 307                         break;
 308                 case eval_val:
 309                         DBGI("val: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 310                         stack = ao_lisp_stack_pop();
 311                         if (!stack)
 312                                 return v;
 313
 314                         stack->state = eval_sexpr;
 315                         /* Check what kind of function we've got */
 316                         if (!stack->formals) {
 317                                 switch (func_type(v)) {
 318                                 case AO_LISP_LAMBDA:
 319                                 case _ao_lisp_atom_lambda:
 320                                 case AO_LISP_LEXPR:
 321                                 case _ao_lisp_atom_lexpr:
 322                                         DBGI(".. lambda or lexpr\n");
 323                                         break;
 324                                 case AO_LISP_MACRO:
 325                                 case _ao_lisp_atom_macro:
 326                                         stack->macro = 1;
 327                                 case AO_LISP_NLAMBDA:
 328                                 case _ao_lisp_atom_nlambda:
 329                                         DBGI(".. nlambda or macro\n");
 330                                         stack->formals = stack->actuals;
 331                                         stack->state = eval_exec_direct;
 332                                         break;
 333                                 }
 334                                 if (stack->state == eval_exec_direct)
 335                                         break;
 336                         }
 337
 338                         formal = ao_lisp_cons_poly(ao_lisp_cons_cons(v, NULL));
 339                         if (!formal) {
 340                                 ao_lisp_stack_clear();
 341                                 return AO_LISP_NIL;
 342                         }
 343
 344                         if (stack->formals_tail)
 345                                 ao_lisp_poly_cons(stack->formals_tail)->cdr = formal;
 346                         else
 347                                 stack->formals = formal;
 348                         stack->formals_tail = formal;
 349
 350                         DBGI("formals now "); DBG_POLY(stack->formals); DBG("\n");
 351
 352                         v = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals)->cdr;
 353
 354                         break;
 355                 case eval_exec:
 356                         v = ao_lisp_poly_cons(stack->formals)->car;
 357                 case eval_exec_direct:
 358                         DBGI("exec: macro %d ", stack->macro); DBG_POLY(v); DBG(" formals "); DBG_POLY(stack->formals); DBG ("\n");
 359                         if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 360                                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 361                                 struct ao_lisp_cons     *f = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_poly_cons(stack->formals)->cdr);
 362
 363                                 DBGI(".. builtin formals "); DBG_CONS(f); DBG("\n");
 364                                 v = ao_lisp_func(b) (f);
 365                                 DBGI("builtin result:"); DBG_POLY(v); DBG ("\n");
 366                                 if (ao_lisp_exception) {
 367                                         ao_lisp_stack_clear();
 368                                         return AO_LISP_NIL;
 369                                 }
 370                                 if (stack->macro)
 371                                         stack->state = eval_sexpr;
 372                                 else
 373                                         stack->state = eval_val;
 374                                 stack->macro = 0;
 375                                 break;
 376                         } else {
 377                                 v = ao_lisp_lambda(ao_lisp_poly_cons(stack->formals));
 378                                 ao_lisp_stack_reset(stack);
 379                         }
 380                         break;
 381                 }
 382         }
 383 }
 384 #if 0
 385
 386
 387         restart:
 388                 if (cond) {
 389                         DBGI("cond is now "); DBG_CONS(cond); DBG("\n");
 390                         if (cond->car == AO_LISP_NIL) {
 391                                 cond = AO_LISP_NIL;
 392                                 v = AO_LISP_NIL;
 393                         } else {
 394                                 if (ao_lisp_poly_type(cond->car) != AO_LISP_CONS) {
 395                                         ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "malformed cond");
 396                                         goto bail;
 397                                 }
 398                                 v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->car;
 399                         }
 400                 }
 401
 402                 /* Build stack frames for each list */
 403                 while (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_CONS) {
 404                         if (v == AO_LISP_NIL)
 405                                 break;
 406
 407                         /* Push existing bits on the stack */
 408                         if (cons++)
 409                                 if (!ao_lisp_stack_push())
 410                                         goto bail;
 411
 412                         actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
 413                         formals = NULL;
 414                         formals_tail = NULL;
 415                         save_cond = cond;
 416                         cond = NULL;
 417
 418                         v = actuals->car;
 419
 420 //                      DBG("start: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
 421 //                      DBG("start: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
 422 //                      DBG("start: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
 423                 }
 424
 425                         if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 426                                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 427                                 switch (b->args) {
 428                                 case AO_LISP_NLAMBDA:
 429                                         formals = actuals;
 430                                         goto eval;
 431
 432                                 case AO_LISP_MACRO:
 433                                         v = ao_lisp_func(b)(ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr));
 434                                         DBG("macro "); DBG_POLY(ao_lisp_cons_poly(actuals));
 435                                         DBG(" -> "); DBG_POLY(v);
 436                                         DBG("\n");
 437                                         if (ao_lisp_poly_type(v) != AO_LISP_CONS) {
 438                                                 ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "macro didn't return list");
 439                                                 goto bail;
 440                                         }
 441                                         /* Reset frame to the new list */
 442                                         actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
 443                                         v = actuals->car;
 444                                         goto restart;
 445                                 }
 446                 /* Evaluate primitive types */
 447
 448                 DBG ("actual: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 449
 450                 switch (ao_lisp_poly_type(v)) {
 451                 case AO_LISP_INT:
 452                 case AO_LISP_STRING:
 453                         break;
 454                 case AO_LISP_ATOM:
 455                         v = ao_lisp_atom_get(v);
 456                         break;
 457                 }
 458
 459                 while (cons) {
 460                         DBG("add formal: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 461
 462                         /* We've processed the first element of the list, go check
 463                          * what kind of function we've got
 464                          */
 465                         if (formals == NULL) {
 466                                 if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 467                                         struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 468                                         switch (b->args) {
 469                                         case AO_LISP_NLAMBDA:
 470                                                 formals = actuals;
 471                                                 goto eval;
 472
 473                                         case AO_LISP_MACRO:
 474                                                 v = ao_lisp_func(b)(ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr));
 475                                                 DBG("macro "); DBG_POLY(ao_lisp_cons_poly(actuals));
 476                                                 DBG(" -> "); DBG_POLY(v);
 477                                                 DBG("\n");
 478                                                 if (ao_lisp_poly_type(v) != AO_LISP_CONS) {
 479                                                         ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "macro didn't return list");
 480                                                         goto bail;
 481                                                 }
 482                                                 /* Reset frame to the new list */
 483                                                 actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
 484                                                 v = actuals->car;
 485                                                 goto restart;
 486                                         }
 487                                 } else {
 488                                         switch (func_type(v)) {
 489                                         case _ao_lisp_atom_lambda:
 490                                         case _ao_lisp_atom_lexpr:
 491                                                 break;
 492                                         case _ao_lisp_atom_nlambda:
 493                                                 formals = actuals;
 494                                                 goto eval;
 495                                         case _ao_lisp_atom_macro:
 496                                                 break;
 497                                         default:
 498                                                 ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "operator is not a function");
 499                                                 goto bail;
 500                                         }
 501                                 }
 502                         }
 503
 504                         formal = ao_lisp_cons_cons(v, NULL);
 505                         if (formals_tail)
 506                                 formals_tail->cdr = ao_lisp_cons_poly(formal);
 507                         else
 508                                 formals = formal;
 509                         formals_tail = formal;
 510                         actuals = ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr);
 511
 512                         DBG("formals: ");
 513                         DBG_CONS(formals);
 514                         DBG("\n");
 515                         DBG("actuals: ");
 516                         DBG_CONS(actuals);
 517                         DBG("\n");
 518
 519                         /* Process all of the arguments */
 520                         if (actuals) {
 521                                 v = actuals->car;
 522                                 break;
 523                         }
 524
 525                         v = formals->car;
 526
 527                 eval:
 528
 529                         /* Evaluate the resulting list */
 530                         if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
 531                                 struct ao_lisp_cons *old_cond = cond;
 532                                 struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 533
 534                                 v = ao_lisp_func(b) (ao_lisp_poly_cons(formals->cdr));
 535
 536                                 DBG ("eval: ");
 537                                 DBG_CONS(formals);
 538                                 DBG(" -> ");
 539                                 DBG_POLY(v);
 540                                 DBG ("\n");
 541                                 if (ao_lisp_exception)
 542                                         goto bail;
 543
 544                                 if (cond != old_cond) {
 545                                         DBG("cond changed from "); DBG_CONS(old_cond); DBG(" to "); DBG_CONS(cond); DBG("\n");
 546                                         actuals = NULL;
 547                                         formals = 0;
 548                                         formals_tail = 0;
 549                                         save_cons = cons;
 550                                         cons = 0;
 551                                         goto restart;
 552                                 }
 553                         } else {
 554                                 v = ao_lisp_lambda(formals);
 555                                 if (ao_lisp_exception)
 556                                         goto bail;
 557                         }
 558
 559                 cond_done:
 560                         --cons;
 561                         if (cons) {
 562                                 ao_lisp_stack_pop();
 563 //                              DBG("stack pop: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
 564 //                              DBG("stack pop: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
 565 //                              DBG("stack pop: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
 566                         } else {
 567                                 actuals = 0;
 568                                 formals = 0;
 569                                 formals_tail = 0;
 570                                 ao_lisp_frame_current = 0;
 571                         }
 572                         if (next_frame) {
 573                                 ao_lisp_frame_current = next_frame;
 574                                 DBG("next frame %d\n", OFFSET(next_frame));
 575                                 next_frame = 0;
 576                                 goto restart;
 577                         }
 578                 }
 579                 if (cond) {
 580                         DBG("next cond cons is %d\n", cons);
 581                         if (v) {
 582                                 v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->cdr;
 583                                 cond = 0;
 584                                 cons = save_cons;
 585                                 if (v != AO_LISP_NIL) {
 586                                         v = ao_lisp_poly_cons(v)->car;
 587                                         DBG("cond complete, sexpr is "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 588                                 }
 589                                 goto cond_done;
 590                         } else {
 591                                 cond = ao_lisp_poly_cons(cond->cdr);
 592                                 DBG("next cond is "); DBG_CONS(cond); DBG("\n");
 593                                 goto restart;
 594                         }
 595                 }
 596                 if (!cons)
 597                         break;
 598         }
 599         DBG("leaving frame at %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
 600         return v;
 601 bail:
 602         ao_lisp_stack_clear();
 603         return AO_LISP_NIL;
 604 #endif
 605