altos: Add lambda support to lisp
[fw/altos] / src / lisp / ao_lisp_eval.c
index 23908e649db1a0ded8d7b707272e305e3cd09cb6..803f1e2ed11de17291b9725c9747f23d70fe0a65 100644 (file)
 
 #include "ao_lisp.h"
 
-/*
- * Non-recursive eval
- *
- * Plan: walk actuals, construct formals
- *
- * stack >  save  > actuals > actual_1
- *           v         v
- *        formals     .    > actual_2
- */
-
-static struct ao_lisp_cons     *stack;
-static struct ao_lisp_cons     *actuals;
-static struct ao_lisp_cons     *formals;
-static struct ao_lisp_cons     *formals_tail;
-static uint8_t been_here;
-
 #if 0
 #define DBG(...) printf(__VA_ARGS__)
-#define DBG_CONS(a)    ao_lisp_cons_print(a)
+#define DBG_CONS(a)    ao_lisp_cons_print(ao_lisp_cons_poly(a))
 #define DBG_POLY(a)    ao_lisp_poly_print(a)
+#define OFFSET(a)      ((a) ? (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool) : -1)
 #else
 #define DBG(...)
 #define DBG_CONS(a)
 #define DBG_POLY(a)
 #endif
 
-ao_lisp_poly
-ao_lisp_eval(ao_lisp_poly v)
+struct ao_lisp_stack {
+       ao_poly                 next;
+       ao_poly                 actuals;
+       ao_poly                 formals;
+       ao_poly                 frame;
+       ao_poly                 cond;
+};
+
+static struct ao_lisp_stack *
+ao_lisp_poly_stack(ao_poly p)
+{
+       return ao_lisp_ref(p);
+}
+
+static ao_poly
+ao_lisp_stack_poly(struct ao_lisp_stack *stack)
+{
+       return ao_lisp_poly(stack, AO_LISP_OTHER);
+}
+
+static int
+stack_size(void *addr)
+{
+       (void) addr;
+       return sizeof (struct ao_lisp_stack);
+}
+
+static void
+stack_mark(void *addr)
+{
+       struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
+       for (;;) {
+               ao_lisp_poly_mark(stack->actuals);
+               ao_lisp_poly_mark(stack->formals);
+               ao_lisp_poly_mark(stack->frame);
+               ao_lisp_poly_mark(stack->cond);
+               stack = ao_lisp_poly_stack(stack->next);
+               if (ao_lisp_mark_memory(stack, sizeof (struct ao_lisp_stack)))
+                       break;
+       }
+}
+
+static void
+stack_move(void *addr)
+{
+       struct ao_lisp_stack    *stack = addr;
+
+       for (;;) {
+               struct ao_lisp_stack *next;
+               stack->actuals = ao_lisp_poly_move(stack->actuals);
+               stack->formals = ao_lisp_poly_move(stack->formals);
+               stack->frame = ao_lisp_poly_move(stack->frame);
+               stack->cond = ao_lisp_poly_move(stack->cond);
+               next = ao_lisp_ref(stack->next);
+               next = ao_lisp_move_memory(next, sizeof (struct ao_lisp_stack));
+               stack->next = ao_lisp_stack_poly(next);
+               stack = next;
+       }
+}
+
+static const struct ao_lisp_type ao_lisp_stack_type = {
+       .size = stack_size,
+       .mark = stack_mark,
+       .move = stack_move
+};
+
+
+static struct ao_lisp_stack    *stack;
+static struct ao_lisp_cons     *actuals;
+static struct ao_lisp_cons     *formals;
+static struct ao_lisp_cons     *formals_tail;
+static struct ao_lisp_cons     *cond;
+struct ao_lisp_frame           *next_frame;
+static uint8_t been_here;
+
+ao_poly
+ao_lisp_set_cond(struct ao_lisp_cons *c)
+{
+       cond = c;
+       return AO_LISP_NIL;
+}
+
+static int
+ao_lisp_stack_push(void)
+{
+       struct ao_lisp_stack    *n = ao_lisp_alloc(sizeof (struct ao_lisp_stack));
+       if (!n)
+               return 0;
+       n->next = ao_lisp_stack_poly(stack);
+       n->actuals = ao_lisp_cons_poly(actuals);
+       n->formals = ao_lisp_cons_poly(formals);
+       n->cond = ao_lisp_cons_poly(cond);
+       n->frame = ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_current);
+       DBG("push frame %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
+       stack = n;
+       return 1;
+}
+
+static void
+ao_lisp_stack_pop(void)
+{
+       actuals = ao_lisp_poly_cons(stack->actuals);
+       formals = ao_lisp_poly_cons(stack->formals);
+       cond = ao_lisp_poly_cons(stack->cond);
+       ao_lisp_frame_current = ao_lisp_poly_frame(stack->frame);
+       DBG("pop frame %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
+       formals_tail = 0;
+
+       /* Recompute the tail of the formals list */
+       if (formals) {
+               struct ao_lisp_cons *formal;
+               for (formal = formals; formal->cdr != AO_LISP_NIL; formal = ao_lisp_poly_cons(formal->cdr));
+               formals_tail = formal;
+       }
+       stack = ao_lisp_poly_stack(stack->next);
+}
+
+static void
+ao_lisp_stack_clear(void)
+{
+       stack = 0;
+       actuals = formals = formals_tail = 0;
+       cond = 0;
+       ao_lisp_frame_current = 0;
+}
+
+
+static ao_poly
+func_type(ao_poly func)
+{
+       struct ao_lisp_cons     *cons;
+       struct ao_lisp_cons     *args;
+       int                     f;
+
+       DBG("func type "); DBG_POLY(func); DBG("\n");
+       if (func == AO_LISP_NIL)
+               return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is nil");
+       if (ao_lisp_poly_type(func) != AO_LISP_CONS)
+               return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "func is not list");
+       cons = ao_lisp_poly_cons(func);
+       if (!ao_lisp_check_argc(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 3, 3))
+               return AO_LISP_NIL;
+       if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 0, AO_LISP_ATOM, 0))
+               return AO_LISP_NIL;
+       if (!ao_lisp_check_argt(_ao_lisp_atom_lambda, cons, 1, AO_LISP_CONS, 1))
+               return AO_LISP_NIL;
+       args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 1));
+       f = 0;
+       while (args) {
+               if (ao_lisp_poly_type(args->car) != AO_LISP_ATOM) {
+                       return ao_lisp_error(ao_lisp_arg(cons, 0), "formal %d is not an atom", f);
+               }
+               args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
+               f++;
+       }
+       return ao_lisp_arg(cons, 0);
+}
+
+static int
+ao_lisp_cons_length(struct ao_lisp_cons *cons)
+{
+       int     len = 0;
+       while (cons) {
+               len++;
+               cons = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
+       }
+       return len;
+}
+
+static ao_poly
+ao_lisp_lambda(struct ao_lisp_cons *cons)
+{
+       ao_poly                 type;
+       struct ao_lisp_cons     *lambda;
+       struct ao_lisp_cons     *args;
+       int                     args_wanted;
+       int                     args_provided;
+
+       lambda = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(cons, 0));
+       DBG("lambda "); DBG_CONS(lambda); DBG("\n");
+       type = ao_lisp_arg(lambda, 0);
+       args = ao_lisp_poly_cons(ao_lisp_arg(lambda, 1));
+
+       args_wanted = ao_lisp_cons_length(args);
+
+       /* Create a frame to hold the variables
+        */
+       if (type == _ao_lisp_atom_lambda)
+               args_provided = ao_lisp_cons_length(cons) - 1;
+       else
+               args_provided = 1;
+       if (args_wanted != args_provided)
+               return ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "need %d args, not %d", args_wanted, args_provided);
+       next_frame = ao_lisp_frame_new(args_wanted, 0);
+       DBG("new frame %d\n", OFFSET(next_frame));
+       switch (type) {
+       case _ao_lisp_atom_lambda: {
+               int                     f;
+               struct ao_lisp_cons     *vals = ao_lisp_poly_cons(cons->cdr);
+
+               for (f = 0; f < args_wanted; f++) {
+                       next_frame->vals[f].atom = args->car;
+                       next_frame->vals[f].val = vals->car;
+                       args = ao_lisp_poly_cons(args->cdr);
+                       vals = ao_lisp_poly_cons(vals->cdr);
+               }
+               break;
+       }
+       case _ao_lisp_atom_lexpr:
+       case _ao_lisp_atom_nlambda:
+               next_frame->vals[0].atom = args->car;
+               next_frame->vals[0].val = cons->cdr;
+               break;
+       case _ao_lisp_atom_macro:
+               next_frame->vals[0].atom = args->car;
+               next_frame->vals[0].val = ao_lisp_cons_poly(cons);
+               break;
+       }
+       return ao_lisp_arg(lambda, 2);
+}
+
+ao_poly
+ao_lisp_eval(ao_poly v)
 {
        struct ao_lisp_cons     *formal;
        int                     cons = 0;
 
        if (!been_here) {
                been_here = 1;
-               ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &stack);
+               ao_lisp_root_add(&ao_lisp_stack_type, &stack);
                ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &actuals);
                ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &formals);
                ao_lisp_root_add(&ao_lisp_cons_type, &formals_tail);
@@ -57,51 +263,110 @@ ao_lisp_eval(ao_lisp_poly v)
        actuals = 0;
        formals = 0;
        formals_tail = 0;
+       cond = 0;
        for (;;) {
 
+       restart:
+               if (cond) {
+                       if (cond->car == AO_LISP_NIL) {
+                               cond = AO_LISP_NIL;
+                               v = AO_LISP_NIL;
+                       } else {
+                               if (ao_lisp_poly_type(cond->car) != AO_LISP_CONS) {
+                                       ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "malformed cond");
+                                       goto bail;
+                               }
+                               v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->car;
+                       }
+               }
+
                /* Build stack frames for each list */
                while (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_CONS) {
                        if (v == AO_LISP_NIL)
                                break;
 
-                       /* Push existing frame on the stack */
-                       if (cons++) {
-                               struct ao_lisp_cons *frame;
+                       /* Push existing bits on the stack */
+                       if (cons++)
+                               if (!ao_lisp_stack_push())
+                                       goto bail;
 
-                               frame = ao_lisp_cons(ao_lisp_cons_poly(actuals), formals);
-                               stack = ao_lisp_cons(ao_lisp_cons_poly(frame), stack);
-                       }
                        actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
                        formals = NULL;
                        formals_tail = NULL;
+                       cond = NULL;
+
                        v = actuals->car;
 
-                       DBG("start: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
-                       DBG("start: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
-                       DBG("start: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
+//                     DBG("start: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
+//                     DBG("start: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
+//                     DBG("start: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
                }
 
                /* Evaluate primitive types */
 
+               DBG ("actual: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
+
                switch (ao_lisp_poly_type(v)) {
                case AO_LISP_INT:
                case AO_LISP_STRING:
                        break;
                case AO_LISP_ATOM:
-                       v = ao_lisp_poly_atom(v)->val;
+                       v = ao_lisp_atom_get(v);
                        break;
                }
 
-               for (;;) {
+               while (cons) {
                        DBG("add formal: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
 
-                       formal = ao_lisp_cons(v, NULL);
+                       /* We've processed the first element of the list, go check
+                        * what kind of function we've got
+                        */
+                       if (formals == NULL) {
+                               if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
+                                       struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
+                                       switch (b->args) {
+                                       case AO_LISP_NLAMBDA:
+                                               formals = actuals;
+                                               goto eval;
+
+                                       case AO_LISP_MACRO:
+                                               v = ao_lisp_func(b)(ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr));
+                                               DBG("macro "); DBG_POLY(ao_lisp_cons_poly(actuals));
+                                               DBG(" -> "); DBG_POLY(v);
+                                               DBG("\n");
+                                               if (ao_lisp_poly_type(v) != AO_LISP_CONS) {
+                                                       ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "macro didn't return list");
+                                                       goto bail;
+                                               }
+                                               /* Reset frame to the new list */
+                                               actuals = ao_lisp_poly_cons(v);
+                                               v = actuals->car;
+                                               goto restart;
+                                       }
+                               } else {
+                                       switch (func_type(v)) {
+                                       case _ao_lisp_atom_lambda:
+                                       case _ao_lisp_atom_lexpr:
+                                               break;
+                                       case _ao_lisp_atom_nlambda:
+                                               formals = actuals;
+                                               goto eval;
+                                       case _ao_lisp_atom_macro:
+                                               break;
+                                       default:
+                                               ao_lisp_error(AO_LISP_INVALID, "operator is not a function");
+                                               goto bail;
+                                       }
+                               }
+                       }
+
+                       formal = ao_lisp_cons_cons(v, NULL);
                        if (formals_tail)
-                               formals_tail->cdr = formal;
+                               formals_tail->cdr = ao_lisp_cons_poly(formal);
                        else
                                formals = formal;
                        formals_tail = formal;
-                       actuals = actuals->cdr;
+                       actuals = ao_lisp_poly_cons(actuals->cdr);
 
                        DBG("formals: ");
                        DBG_CONS(formals);
@@ -113,50 +378,72 @@ ao_lisp_eval(ao_lisp_poly v)
                        /* Process all of the arguments */
                        if (actuals) {
                                v = actuals->car;
-                               DBG ("actual: "); DBG_POLY(v); DBG("\n");
                                break;
                        }
 
                        v = formals->car;
 
+               eval:
+
                        /* Evaluate the resulting list */
                        if (ao_lisp_poly_type(v) == AO_LISP_BUILTIN) {
                                struct ao_lisp_builtin *b = ao_lisp_poly_builtin(v);
 
-                               v = b->func(formals->cdr);
+                               v = ao_lisp_func(b) (ao_lisp_poly_cons(formals->cdr));
 
                                DBG ("eval: ");
                                DBG_CONS(formals);
                                DBG(" -> ");
                                DBG_POLY(v);
                                DBG ("\n");
+                               if (ao_lisp_exception)
+                                       goto bail;
+
+                               if (cond)
+                                       goto restart;
                        } else {
-                               DBG ("invalid eval\n");
+                               v = ao_lisp_lambda(formals);
+                               if (ao_lisp_exception)
+                                       goto bail;
                        }
 
-                       if (--cons) {
-                               struct ao_lisp_cons     *frame;
-
-                               /* Pop the previous frame off the stack */
-                               frame = ao_lisp_poly_cons(stack->car);
-                               actuals = ao_lisp_poly_cons(frame->car);
-                               formals = frame->cdr;
-
-                               /* Recompute the tail of the formals list */
-                               for (formal = formals; formal->cdr != NULL; formal = formal->cdr);
-                               formals_tail = formal;
-
-                               stack = stack->cdr;
-                               DBG("stack pop: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
-                               DBG("stack pop: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
-                               DBG("stack pop: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
+                       --cons;
+                       if (cons) {
+                               ao_lisp_stack_pop();
+//                             DBG("stack pop: stack"); DBG_CONS(stack); DBG("\n");
+//                             DBG("stack pop: actuals"); DBG_CONS(actuals); DBG("\n");
+//                             DBG("stack pop: formals"); DBG_CONS(formals); DBG("\n");
                        } else {
-                               DBG("done func\n");
-                               break;
+                               actuals = 0;
+                               formals = 0;
+                               formals_tail = 0;
+                               ao_lisp_frame_current = 0;
+                       }
+                       if (next_frame) {
+                               ao_lisp_frame_current = next_frame;
+                               DBG("next frame %d\n", OFFSET(next_frame));
+                               next_frame = 0;
+                               goto restart;
+                       }
+                       if (cond) {
+                               if (v) {
+                                       v = ao_lisp_poly_cons(cond->car)->cdr;
+                                       if (v != AO_LISP_NIL) {
+                                               v = ao_lisp_poly_cons(v)->car;
+                                               goto restart;
+                                       }
+                               } else {
+                                       cond = ao_lisp_poly_cons(cond->cdr);
+                                       goto restart;
+                               }
                        }
                }
                if (!cons)
                        break;
        }
+       DBG("leaving frame at %d\n", OFFSET(ao_lisp_frame_current));
        return v;
+bail:
+       ao_lisp_stack_clear();
+       return AO_LISP_NIL;
 }