altos/lisp: Split out read debug, add memory validation
[fw/altos] / src / lisp / ao_lisp.h
index 4fac861b555efe0060cd2297704e6289d583e780..d32e7dcd8da263f8d96377bd8190ded9469a5b22 100644 (file)
 #ifndef _AO_LISP_H_
 #define _AO_LISP_H_
 
-#if !defined(AO_LISP_TEST) && !defined(AO_LISP_MAKE_CONST)
-#include <ao.h>
-#define AO_LISP_ALTOS  1
-#endif
+#define DBG_MEM                0
+#define DBG_EVAL       0
+#define DBG_READ       0
+#define DBG_FREE_CONS  0
+#define NDEBUG         1
 
 #include <stdint.h>
 #include <string.h>
-#include <stdio.h>
+#include <ao_lisp_os.h>
+#ifndef __BYTE_ORDER
+#include <endian.h>
+#endif
+
+typedef uint16_t       ao_poly;
+typedef int16_t                ao_signed_poly;
+
+#ifdef AO_LISP_SAVE
+
+struct ao_lisp_os_save {
+       ao_poly         atoms;
+       ao_poly         globals;
+       uint16_t        const_checksum;
+       uint16_t        const_checksum_inv;
+};
+
+#define AO_LISP_POOL_EXTRA     (sizeof(struct ao_lisp_os_save))
+#define AO_LISP_POOL   ((int) (AO_LISP_POOL_TOTAL - AO_LISP_POOL_EXTRA))
+
+int
+ao_lisp_os_save(void);
+
+int
+ao_lisp_os_restore_save(struct ao_lisp_os_save *save, int offset);
+
+int
+ao_lisp_os_restore(void);
+
+#endif
 
 #ifdef AO_LISP_MAKE_CONST
 #define AO_LISP_POOL_CONST     16384
-extern uint8_t ao_lisp_const[AO_LISP_POOL_CONST];
+extern uint8_t ao_lisp_const[AO_LISP_POOL_CONST] __attribute__((aligned(4)));
+#define ao_lisp_pool ao_lisp_const
+#define AO_LISP_POOL AO_LISP_POOL_CONST
+
+#define _atom(n) ao_lisp_atom_poly(ao_lisp_atom_intern(n))
+#define _bool(v) ao_lisp_bool_poly(ao_lisp_bool_get(v))
+
+#define _ao_lisp_bool_true     _bool(1)
+#define _ao_lisp_bool_false    _bool(0)
+
+#define _ao_lisp_atom_eof      _atom("eof")
+#define _ao_lisp_atom_else     _atom("else")
+
+#define AO_LISP_BUILTIN_ATOMS
+#include "ao_lisp_builtin.h"
+
 #else
 #include "ao_lisp_const.h"
+#ifndef AO_LISP_POOL
+#define AO_LISP_POOL   3072
+#endif
+extern uint8_t         ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL + AO_LISP_POOL_EXTRA] __attribute__((aligned(4)));
 #endif
 
 /* Primitive types */
@@ -45,58 +94,52 @@ extern uint8_t ao_lisp_const[AO_LISP_POOL_CONST];
 /* These have a type value at the start of the struct */
 #define AO_LISP_ATOM           4
 #define AO_LISP_BUILTIN                5
-#define AO_LISP_NUM_TYPE       6
+#define AO_LISP_FRAME          6
+#define AO_LISP_FRAME_VALS     7
+#define AO_LISP_LAMBDA         8
+#define AO_LISP_STACK          9
+#define AO_LISP_BOOL           10
+#define AO_LISP_BIGINT         11
+#define AO_LISP_FLOAT          12
+#define AO_LISP_NUM_TYPE       13
+
+/* Leave two bits for types to use as they please */
+#define AO_LISP_OTHER_TYPE_MASK        0x3f
 
 #define AO_LISP_NIL    0
 
-#define AO_LISP_POOL   1024
-
-extern uint8_t         ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL];
 extern uint16_t                ao_lisp_top;
 
 #define AO_LISP_OOM            0x01
 #define AO_LISP_DIVIDE_BY_ZERO 0x02
 #define AO_LISP_INVALID                0x04
+#define AO_LISP_UNDEFINED      0x08
+#define AO_LISP_REDEFINED      0x10
+#define AO_LISP_EOF            0x20
+#define AO_LISP_EXIT           0x40
 
 extern uint8_t         ao_lisp_exception;
 
-typedef uint16_t       ao_poly;
-
-static inline void *
-ao_lisp_ref(ao_poly poly) {
-       if (poly == AO_LISP_NIL)
-               return NULL;
-       if (poly & AO_LISP_CONST)
-               return (void *) ((ao_lisp_const - 4) + (poly & AO_LISP_REF_MASK));
-       else
-               return (void *) ((ao_lisp_pool - 4) + (poly & AO_LISP_REF_MASK));
+static inline int
+ao_lisp_is_const(ao_poly poly) {
+       return poly & AO_LISP_CONST;
 }
 
-static inline ao_poly
-ao_lisp_poly(const void *addr, ao_poly type) {
-       const uint8_t   *a = addr;
-       if (addr == NULL)
-               return AO_LISP_NIL;
-       if (ao_lisp_pool <= a && a < ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL)
-               return (a - (ao_lisp_pool - 4)) | type;
-       else if (ao_lisp_const <= a && a <= ao_lisp_const + AO_LISP_POOL_CONST)
-               return AO_LISP_CONST | (a - (ao_lisp_const - 4)) | type;
-       else {
-               ao_lisp_exception |= AO_LISP_INVALID;
-               return AO_LISP_NIL;
-       }
-}
+#define AO_LISP_IS_CONST(a)    (ao_lisp_const <= ((uint8_t *) (a)) && ((uint8_t *) (a)) < ao_lisp_const + AO_LISP_POOL_CONST)
+#define AO_LISP_IS_POOL(a)     (ao_lisp_pool <= ((uint8_t *) (a)) && ((uint8_t *) (a)) < ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL)
+#define AO_LISP_IS_INT(p)      (ao_lisp_poly_base_type(p) == AO_LISP_INT)
+
+void *
+ao_lisp_ref(ao_poly poly);
 
-#define AO_LISP_POLY(addr, type) (((ao_lisp_pool <= ((uint8_t *) (a)) && \
-                                   ((uint8_t *) (a)) < ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL) ? \
-                                  ((uint8_t *) (a) - (ao_lisp_pool - 4)) : \
-                                  (((uint8_t *) (a) - (ao_lisp_const - 4)) | AO_LISP_POOL_CONST)) | \
-                                 (type))
+ao_poly
+ao_lisp_poly(const void *addr, ao_poly type);
 
 struct ao_lisp_type {
-       void    (*mark)(void *addr);
        int     (*size)(void *addr);
+       void    (*mark)(void *addr);
        void    (*move)(void *addr);
+       char    name[];
 };
 
 struct ao_lisp_cons {
@@ -107,15 +150,162 @@ struct ao_lisp_cons {
 struct ao_lisp_atom {
        uint8_t         type;
        uint8_t         pad[1];
-       ao_poly         val;
        ao_poly         next;
        char            name[];
 };
 
-#define AO_LISP_LAMBDA 0
-#define AO_LISP_NLAMBDA        1
-#define AO_LISP_MACRO  2
-#define AO_LISP_LEXPR  3
+struct ao_lisp_val {
+       ao_poly         atom;
+       ao_poly         val;
+};
+
+struct ao_lisp_frame_vals {
+       uint8_t                 type;
+       uint8_t                 size;
+       struct ao_lisp_val      vals[];
+};
+
+struct ao_lisp_frame {
+       uint8_t                 type;
+       uint8_t                 num;
+       ao_poly                 prev;
+       ao_poly                 vals;
+};
+
+struct ao_lisp_bool {
+       uint8_t                 type;
+       uint8_t                 value;
+       uint16_t                pad;
+};
+
+struct ao_lisp_bigint {
+       uint32_t                value;
+};
+
+struct ao_lisp_float {
+       uint8_t                 type;
+       uint8_t                 pad1;
+       uint16_t                pad2;
+       float                   value;
+};
+
+#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
+static inline uint32_t
+ao_lisp_int_bigint(int32_t i) {
+       return AO_LISP_BIGINT | (i << 8);
+}
+static inline int32_t
+ao_lisp_bigint_int(uint32_t bi) {
+       return (int32_t) bi >> 8;
+}
+#else
+static inline uint32_t
+ao_lisp_int_bigint(int32_t i) {
+       return (uint32_t) (i & 0xffffff) | (AO_LISP_BIGINT << 24);
+}
+static inlint int32_t
+ao_lisp_bigint_int(uint32_t bi) {
+       return (int32_t) (bi << 8) >> 8;
+}
+#endif
+
+#define AO_LISP_MIN_INT                (-(1 << (15 - AO_LISP_TYPE_SHIFT)))
+#define AO_LISP_MAX_INT                ((1 << (15 - AO_LISP_TYPE_SHIFT)) - 1)
+#define AO_LISP_MIN_BIGINT     (-(1 << 24))
+#define AO_LISP_MAX_BIGINT     ((1 << 24) - 1)
+
+#define AO_LISP_NOT_INTEGER    0x7fffffff
+
+/* Set on type when the frame escapes the lambda */
+#define AO_LISP_FRAME_MARK     0x80
+#define AO_LISP_FRAME_PRINT    0x40
+
+static inline int ao_lisp_frame_marked(struct ao_lisp_frame *f) {
+       return f->type & AO_LISP_FRAME_MARK;
+}
+
+static inline struct ao_lisp_frame *
+ao_lisp_poly_frame(ao_poly poly) {
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_frame_poly(struct ao_lisp_frame *frame) {
+       return ao_lisp_poly(frame, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+static inline struct ao_lisp_frame_vals *
+ao_lisp_poly_frame_vals(ao_poly poly) {
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_frame_vals_poly(struct ao_lisp_frame_vals *vals) {
+       return ao_lisp_poly(vals, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+enum eval_state {
+       eval_sexpr,             /* Evaluate an sexpr */
+       eval_val,               /* Value computed */
+       eval_formal,            /* Formal computed */
+       eval_exec,              /* Start a lambda evaluation */
+       eval_apply,             /* Execute apply */
+       eval_cond,              /* Start next cond clause */
+       eval_cond_test,         /* Check cond condition */
+       eval_begin,             /* Start next begin entry */
+       eval_while,             /* Start while condition */
+       eval_while_test,        /* Check while condition */
+       eval_macro,             /* Finished with macro generation */
+};
+
+struct ao_lisp_stack {
+       uint8_t                 type;           /* AO_LISP_STACK */
+       uint8_t                 state;          /* enum eval_state */
+       ao_poly                 prev;           /* previous stack frame */
+       ao_poly                 sexprs;         /* expressions to evaluate */
+       ao_poly                 values;         /* values computed */
+       ao_poly                 values_tail;    /* end of the values list for easy appending */
+       ao_poly                 frame;          /* current lookup frame */
+       ao_poly                 list;           /* most recent function call */
+};
+
+#define AO_LISP_STACK_MARK     0x80    /* set on type when a reference has been taken */
+#define AO_LISP_STACK_PRINT    0x40    /* stack is being printed */
+
+static inline int ao_lisp_stack_marked(struct ao_lisp_stack *s) {
+       return s->type & AO_LISP_STACK_MARK;
+}
+
+static inline void ao_lisp_stack_mark(struct ao_lisp_stack *s) {
+       s->type |= AO_LISP_STACK_MARK;
+}
+
+static inline struct ao_lisp_stack *
+ao_lisp_poly_stack(ao_poly p)
+{
+       return ao_lisp_ref(p);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_stack_poly(struct ao_lisp_stack *stack)
+{
+       return ao_lisp_poly(stack, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+extern ao_poly                 ao_lisp_v;
+
+#define AO_LISP_FUNC_LAMBDA    0
+#define AO_LISP_FUNC_NLAMBDA   1
+#define AO_LISP_FUNC_MACRO     2
+#define AO_LISP_FUNC_LEXPR     3
+
+#define AO_LISP_FUNC_FREE_ARGS 0x80
+#define AO_LISP_FUNC_MASK      0x7f
+
+#define AO_LISP_FUNC_F_LAMBDA  (AO_LISP_FUNC_FREE_ARGS | AO_LISP_FUNC_LAMBDA)
+#define AO_LISP_FUNC_F_NLAMBDA (AO_LISP_FUNC_FREE_ARGS | AO_LISP_FUNC_NLAMBDA)
+#define AO_LISP_FUNC_F_MACRO   (AO_LISP_FUNC_FREE_ARGS | AO_LISP_FUNC_MACRO)
+#define AO_LISP_FUNC_F_LEXPR   (AO_LISP_FUNC_FREE_ARGS | AO_LISP_FUNC_LEXPR)
 
 struct ao_lisp_builtin {
        uint8_t         type;
@@ -123,23 +313,12 @@ struct ao_lisp_builtin {
        uint16_t        func;
 };
 
-enum ao_lisp_builtin_id {
-       builtin_car,
-       builtin_cdr,
-       builtin_cons,
-       builtin_quote,
-       builtin_print,
-       builtin_plus,
-       builtin_minus,
-       builtin_times,
-       builtin_divide,
-       builtin_mod,
-       builtin_last
-};
+#define AO_LISP_BUILTIN_ID
+#include "ao_lisp_builtin.h"
 
 typedef ao_poly (*ao_lisp_func_t)(struct ao_lisp_cons *cons);
 
-extern ao_lisp_func_t  ao_lisp_builtins[];
+extern const ao_lisp_func_t    ao_lisp_builtins[];
 
 static inline ao_lisp_func_t
 ao_lisp_func(struct ao_lisp_builtin *b)
@@ -147,11 +326,39 @@ ao_lisp_func(struct ao_lisp_builtin *b)
        return ao_lisp_builtins[b->func];
 }
 
+struct ao_lisp_lambda {
+       uint8_t         type;
+       uint8_t         args;
+       ao_poly         code;
+       ao_poly         frame;
+};
+
+static inline struct ao_lisp_lambda *
+ao_lisp_poly_lambda(ao_poly poly)
+{
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_lambda_poly(struct ao_lisp_lambda *lambda)
+{
+       return ao_lisp_poly(lambda, AO_LISP_OTHER);
+}
+
 static inline void *
 ao_lisp_poly_other(ao_poly poly) {
        return ao_lisp_ref(poly);
 }
 
+static inline uint8_t
+ao_lisp_other_type(void *other) {
+#if DBG_MEM
+       if ((*((uint8_t *) other) & AO_LISP_OTHER_TYPE_MASK) >= AO_LISP_NUM_TYPE)
+               ao_lisp_abort();
+#endif
+       return *((uint8_t *) other) & AO_LISP_OTHER_TYPE_MASK;
+}
+
 static inline ao_poly
 ao_lisp_other_poly(const void *other)
 {
@@ -159,20 +366,40 @@ ao_lisp_other_poly(const void *other)
 }
 
 static inline int
-ao_lisp_mem_round(int size)
+ao_lisp_size_round(int size)
 {
        return (size + 3) & ~3;
 }
 
+static inline int
+ao_lisp_size(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
+{
+       return ao_lisp_size_round(type->size(addr));
+}
+
 #define AO_LISP_OTHER_POLY(other) ((ao_poly)(other) + AO_LISP_OTHER)
 
+static inline int ao_lisp_poly_base_type(ao_poly poly) {
+       return poly & AO_LISP_TYPE_MASK;
+}
+
 static inline int ao_lisp_poly_type(ao_poly poly) {
-       int     type = poly & 3;
+       int     type = poly & AO_LISP_TYPE_MASK;
        if (type == AO_LISP_OTHER)
-               return *((uint8_t *) ao_lisp_poly_other(poly));
+               return ao_lisp_other_type(ao_lisp_poly_other(poly));
        return type;
 }
 
+static inline int
+ao_lisp_is_cons(ao_poly poly) {
+       return (ao_lisp_poly_base_type(poly) == AO_LISP_CONS);
+}
+
+static inline int
+ao_lisp_is_pair(ao_poly poly) {
+       return poly != AO_LISP_NIL && (ao_lisp_poly_base_type(poly) == AO_LISP_CONS);
+}
+
 static inline struct ao_lisp_cons *
 ao_lisp_poly_cons(ao_poly poly)
 {
@@ -185,16 +412,28 @@ ao_lisp_cons_poly(struct ao_lisp_cons *cons)
        return ao_lisp_poly(cons, AO_LISP_CONS);
 }
 
-static inline int
+static inline int32_t
 ao_lisp_poly_int(ao_poly poly)
 {
-       return (int) poly >> AO_LISP_TYPE_SHIFT;
+       return (int32_t) ((ao_signed_poly) poly >> AO_LISP_TYPE_SHIFT);
 }
 
 static inline ao_poly
-ao_lisp_int_poly(int i)
+ao_lisp_int_poly(int32_t i)
 {
-       return ((ao_poly) i << 2) + AO_LISP_INT;
+       return ((ao_poly) i << 2) | AO_LISP_INT;
+}
+
+static inline struct ao_lisp_bigint *
+ao_lisp_poly_bigint(ao_poly poly)
+{
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_bigint_poly(struct ao_lisp_bigint *bi)
+{
+       return ao_lisp_poly(bi, AO_LISP_OTHER);
 }
 
 static inline char *
@@ -233,91 +472,285 @@ ao_lisp_builtin_poly(struct ao_lisp_builtin *b)
        return ao_lisp_poly(b, AO_LISP_OTHER);
 }
 
+static inline ao_poly
+ao_lisp_bool_poly(struct ao_lisp_bool *b)
+{
+       return ao_lisp_poly(b, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+static inline struct ao_lisp_bool *
+ao_lisp_poly_bool(ao_poly poly)
+{
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+static inline ao_poly
+ao_lisp_float_poly(struct ao_lisp_float *f)
+{
+       return ao_lisp_poly(f, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+static inline struct ao_lisp_float *
+ao_lisp_poly_float(ao_poly poly)
+{
+       return ao_lisp_ref(poly);
+}
+
+float
+ao_lisp_poly_number(ao_poly p);
+
 /* memory functions */
-void
+
+extern int ao_lisp_collects[2];
+extern int ao_lisp_freed[2];
+extern int ao_lisp_loops[2];
+
+/* returns 1 if the object was already marked */
+int
 ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_type *type, void *addr);
 
 /* returns 1 if the object was already marked */
 int
-ao_lisp_mark_memory(void *addr, int size);
+ao_lisp_mark_memory(const struct ao_lisp_type *type, void *addr);
 
 void *
-ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void *addr);
+ao_lisp_move_map(void *addr);
 
-/* returns NULL if the object was already moved */
-void *
-ao_lisp_move_memory(void *addr, int size);
+/* returns 1 if the object was already moved */
+int
+ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void **ref);
+
+/* returns 1 if the object was already moved */
+int
+ao_lisp_move_memory(const struct ao_lisp_type *type, void **ref);
 
 void *
 ao_lisp_alloc(int size);
 
+#define AO_LISP_COLLECT_FULL           1
+#define AO_LISP_COLLECT_INCREMENTAL    0
+
 int
-ao_lisp_root_add(const struct ao_lisp_type *type, void *addr);
+ao_lisp_collect(uint8_t style);
 
+#if DBG_FREE_CONS
 void
-ao_lisp_root_clear(void *addr);
+ao_lisp_cons_check(struct ao_lisp_cons *cons);
+#endif
+
+void
+ao_lisp_cons_stash(int id, struct ao_lisp_cons *cons);
+
+struct ao_lisp_cons *
+ao_lisp_cons_fetch(int id);
+
+void
+ao_lisp_poly_stash(int id, ao_poly poly);
+
+ao_poly
+ao_lisp_poly_fetch(int id);
+
+void
+ao_lisp_string_stash(int id, char *string);
+
+char *
+ao_lisp_string_fetch(int id);
+
+static inline void
+ao_lisp_stack_stash(int id, struct ao_lisp_stack *stack) {
+       ao_lisp_poly_stash(id, ao_lisp_stack_poly(stack));
+}
+
+static inline struct ao_lisp_stack *
+ao_lisp_stack_fetch(int id) {
+       return ao_lisp_poly_stack(ao_lisp_poly_fetch(id));
+}
+
+void
+ao_lisp_frame_stash(int id, struct ao_lisp_frame *frame);
+
+struct ao_lisp_frame *
+ao_lisp_frame_fetch(int id);
+
+/* bool */
+
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_bool_type;
+
+void
+ao_lisp_bool_write(ao_poly v);
+
+#ifdef AO_LISP_MAKE_CONST
+struct ao_lisp_bool    *ao_lisp_true, *ao_lisp_false;
+
+struct ao_lisp_bool *
+ao_lisp_bool_get(uint8_t value);
+#endif
 
 /* cons */
 extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_cons_type;
 
 struct ao_lisp_cons *
-ao_lisp_cons_cons(ao_poly car, struct ao_lisp_cons *cdr);
+ao_lisp_cons_cons(ao_poly car, ao_poly cdr);
+
+/* Return a cons or NULL for a proper list, else error */
+struct ao_lisp_cons *
+ao_lisp_cons_cdr(struct ao_lisp_cons *cons);
+
+ao_poly
+ao_lisp__cons(ao_poly car, ao_poly cdr);
+
+extern struct ao_lisp_cons *ao_lisp_cons_free_list;
+
+void
+ao_lisp_cons_free(struct ao_lisp_cons *cons);
+
+void
+ao_lisp_cons_write(ao_poly);
 
 void
-ao_lisp_cons_print(ao_poly);
+ao_lisp_cons_display(ao_poly);
+
+int
+ao_lisp_cons_length(struct ao_lisp_cons *cons);
 
 /* string */
 extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_string_type;
 
-char *
-ao_lisp_string_new(int len);
-
 char *
 ao_lisp_string_copy(char *a);
 
 char *
 ao_lisp_string_cat(char *a, char *b);
 
+ao_poly
+ao_lisp_string_pack(struct ao_lisp_cons *cons);
+
+ao_poly
+ao_lisp_string_unpack(char *a);
+
+void
+ao_lisp_string_write(ao_poly s);
+
 void
-ao_lisp_string_print(ao_poly s);
+ao_lisp_string_display(ao_poly s);
 
 /* atom */
 extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_atom_type;
 
-extern struct ao_lisp_atom *ao_lisp_atoms;
-
-void
-ao_lisp_atom_init(void);
+extern struct ao_lisp_atom     *ao_lisp_atoms;
+extern struct ao_lisp_frame    *ao_lisp_frame_global;
+extern struct ao_lisp_frame    *ao_lisp_frame_current;
 
 void
-ao_lisp_atom_print(ao_poly a);
+ao_lisp_atom_write(ao_poly a);
 
 struct ao_lisp_atom *
 ao_lisp_atom_intern(char *name);
 
+ao_poly *
+ao_lisp_atom_ref(ao_poly atom);
+
+ao_poly
+ao_lisp_atom_get(ao_poly atom);
+
+ao_poly
+ao_lisp_atom_set(ao_poly atom, ao_poly val);
+
+ao_poly
+ao_lisp_atom_def(ao_poly atom, ao_poly val);
+
 /* int */
 void
-ao_lisp_int_print(ao_poly i);
+ao_lisp_int_write(ao_poly i);
+
+int32_t
+ao_lisp_poly_integer(ao_poly p);
 
-/* prim */
 ao_poly
-ao_lisp_poly_print(ao_poly p);
+ao_lisp_integer_poly(int32_t i);
+
+static inline int
+ao_lisp_integer_typep(uint8_t t)
+{
+       return (t == AO_LISP_INT) || (t == AO_LISP_BIGINT);
+}
 
 void
-ao_lisp_poly_mark(ao_poly p);
+ao_lisp_bigint_write(ao_poly i);
 
-ao_poly
-ao_lisp_poly_move(ao_poly p);
+extern const struct ao_lisp_type       ao_lisp_bigint_type;
+/* prim */
+void
+ao_lisp_poly_write(ao_poly p);
+
+void
+ao_lisp_poly_display(ao_poly p);
+
+int
+ao_lisp_poly_mark(ao_poly p, uint8_t note_cons);
+
+/* returns 1 if the object has already been moved */
+int
+ao_lisp_poly_move(ao_poly *p, uint8_t note_cons);
 
 /* eval */
+
+void
+ao_lisp_eval_clear_globals(void);
+
+int
+ao_lisp_eval_restart(void);
+
 ao_poly
 ao_lisp_eval(ao_poly p);
 
+ao_poly
+ao_lisp_set_cond(struct ao_lisp_cons *cons);
+
+/* float */
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_float_type;
+
+void
+ao_lisp_float_write(ao_poly p);
+
+ao_poly
+ao_lisp_float_get(float value);
+
+static inline uint8_t
+ao_lisp_number_typep(uint8_t t)
+{
+       return ao_lisp_integer_typep(t) || (t == AO_LISP_FLOAT);
+}
+
+float
+ao_lisp_poly_number(ao_poly p);
+
 /* builtin */
 void
-ao_lisp_builtin_print(ao_poly b);
+ao_lisp_builtin_write(ao_poly b);
+
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_builtin_type;
+
+/* Check argument count */
+ao_poly
+ao_lisp_check_argc(ao_poly name, struct ao_lisp_cons *cons, int min, int max);
+
+/* Check argument type */
+ao_poly
+ao_lisp_check_argt(ao_poly name, struct ao_lisp_cons *cons, int argc, int type, int nil_ok);
+
+/* Fetch an arg (nil if off the end) */
+ao_poly
+ao_lisp_arg(struct ao_lisp_cons *cons, int argc);
+
+char *
+ao_lisp_args_name(uint8_t args);
 
 /* read */
+extern struct ao_lisp_cons     *ao_lisp_read_cons;
+extern struct ao_lisp_cons     *ao_lisp_read_cons_tail;
+extern struct ao_lisp_cons     *ao_lisp_read_stack;
+
 ao_poly
 ao_lisp_read(void);
 
@@ -325,4 +758,173 @@ ao_lisp_read(void);
 ao_poly
 ao_lisp_read_eval_print(void);
 
+/* frame */
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_frame_type;
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_frame_vals_type;
+
+#define AO_LISP_FRAME_FREE     6
+
+extern struct ao_lisp_frame    *ao_lisp_frame_free_list[AO_LISP_FRAME_FREE];
+
+ao_poly
+ao_lisp_frame_mark(struct ao_lisp_frame *frame);
+
+ao_poly *
+ao_lisp_frame_ref(struct ao_lisp_frame *frame, ao_poly atom);
+
+struct ao_lisp_frame *
+ao_lisp_frame_new(int num);
+
+void
+ao_lisp_frame_free(struct ao_lisp_frame *frame);
+
+void
+ao_lisp_frame_bind(struct ao_lisp_frame *frame, int num, ao_poly atom, ao_poly val);
+
+ao_poly
+ao_lisp_frame_add(struct ao_lisp_frame *frame, ao_poly atom, ao_poly val);
+
+void
+ao_lisp_frame_write(ao_poly p);
+
+void
+ao_lisp_frame_init(void);
+
+/* lambda */
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_lambda_type;
+
+extern const char *ao_lisp_state_names[];
+
+struct ao_lisp_lambda *
+ao_lisp_lambda_new(ao_poly cons);
+
+void
+ao_lisp_lambda_write(ao_poly lambda);
+
+ao_poly
+ao_lisp_lambda_eval(void);
+
+/* stack */
+
+extern const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type;
+extern struct ao_lisp_stack    *ao_lisp_stack;
+extern struct ao_lisp_stack    *ao_lisp_stack_free_list;
+
+void
+ao_lisp_stack_reset(struct ao_lisp_stack *stack);
+
+int
+ao_lisp_stack_push(void);
+
+void
+ao_lisp_stack_pop(void);
+
+void
+ao_lisp_stack_clear(void);
+
+void
+ao_lisp_stack_write(ao_poly stack);
+
+ao_poly
+ao_lisp_stack_eval(void);
+
+/* error */
+
+void
+ao_lisp_vprintf(char *format, va_list args);
+
+void
+ao_lisp_printf(char *format, ...);
+
+void
+ao_lisp_error_poly(char *name, ao_poly poly, ao_poly last);
+
+void
+ao_lisp_error_frame(int indent, char *name, struct ao_lisp_frame *frame);
+
+ao_poly
+ao_lisp_error(int error, char *format, ...);
+
+/* builtins */
+
+#define AO_LISP_BUILTIN_DECLS
+#include "ao_lisp_builtin.h"
+
+/* debugging macros */
+
+#if DBG_EVAL || DBG_READ || DBG_MEM
+#define DBG_CODE       1
+int ao_lisp_stack_depth;
+#define DBG_DO(a)      a
+#define DBG_INDENT()   do { int _s; for(_s = 0; _s < ao_lisp_stack_depth; _s++) printf("  "); } while(0)
+#define DBG_IN()       (++ao_lisp_stack_depth)
+#define DBG_OUT()      (--ao_lisp_stack_depth)
+#define DBG_RESET()    (ao_lisp_stack_depth = 0)
+#define DBG(...)       ao_lisp_printf(__VA_ARGS__)
+#define DBGI(...)      do { printf("%4d: ", __LINE__); DBG_INDENT(); DBG(__VA_ARGS__); } while (0)
+#define DBG_CONS(a)    ao_lisp_cons_write(ao_lisp_cons_poly(a))
+#define DBG_POLY(a)    ao_lisp_poly_write(a)
+#define OFFSET(a)      ((a) ? (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool) : -1)
+#define DBG_STACK()    ao_lisp_stack_write(ao_lisp_stack_poly(ao_lisp_stack))
+static inline void
+ao_lisp_frames_dump(void)
+{
+       struct ao_lisp_stack *s;
+       DBGI(".. current frame: "); DBG_POLY(ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current)); DBG("\n");
+       for (s = ao_lisp_stack; s; s = ao_lisp_poly_stack(s->prev)) {
+               DBGI(".. stack frame: "); DBG_POLY(s->frame); DBG("\n");
+       }
+}
+#define DBG_FRAMES()   ao_lisp_frames_dump()
+#else
+#define DBG_DO(a)
+#define DBG_INDENT()
+#define DBG_IN()
+#define DBG_OUT()
+#define DBG(...)
+#define DBGI(...)
+#define DBG_CONS(a)
+#define DBG_POLY(a)
+#define DBG_RESET()
+#define DBG_STACK()
+#define DBG_FRAMES()
+#endif
+
+#if DBG_READ
+#define RDBGI(...)     DBGI(__VA_ARGS__)
+#define RDBG_IN()      DBG_IN()
+#define RDBG_OUT()     DBG_OUT()
+#else
+#define RDBGI(...)
+#define RDBG_IN()
+#define RDBG_OUT()
+#endif
+
+#define DBG_MEM_START  1
+
+#if DBG_MEM
+
+#include <assert.h>
+extern int dbg_move_depth;
+#define MDBG_DUMP 1
+#define MDBG_OFFSET(a) ((a) ? (int) ((uint8_t *) (a) - ao_lisp_pool) : -1)
+
+extern int dbg_mem;
+
+#define MDBG_DO(a)     DBG_DO(a)
+#define MDBG_MOVE(...) do { if (dbg_mem) { int d; for (d = 0; d < dbg_move_depth; d++) printf ("  "); printf(__VA_ARGS__); } } while (0)
+#define MDBG_MORE(...) do { if (dbg_mem) printf(__VA_ARGS__); } while (0)
+#define MDBG_MOVE_IN() (dbg_move_depth++)
+#define MDBG_MOVE_OUT()        (assert(--dbg_move_depth >= 0))
+
+#else
+
+#define MDBG_DO(a)
+#define MDBG_MOVE(...)
+#define MDBG_MORE(...)
+#define MDBG_MOVE_IN()
+#define MDBG_MOVE_OUT()
+
+#endif
+
 #endif /* _AO_LISP_H_ */