source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 4770

Last change on this file since 4770 was 4770, checked in by piso, 18 years ago

OPTIMIZE-CODE: work in progress.

File size: 78.0 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.30 2003-11-15 18:23:12 piso Exp $
5;;;
6;;; This program is free software; you can redistribute it and/or
7;;; modify it under the terms of the GNU General Public License
8;;; as published by the Free Software Foundation; either version 2
9;;; of the License, or (at your option) any later version.
10;;;
11;;; This program is distributed in the hope that it will be useful,
12;;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13;;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14;;; GNU General Public License for more details.
15;;;
16;;; You should have received a copy of the GNU General Public License
17;;; along with this program; if not, write to the Free Software
18;;; Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
19
20(in-package "JVM")
21
22(export '(jvm-compile jvm-compile-package))
23
24(shadow 'method)
25
26(defvar *debug* nil)
27
28(defvar *instructions*
29  '(nop             aconst_null  iconst_m1       iconst_0      iconst_1     ;   0
30    iconst_2        iconst_3     iconst_4        iconst_5      lconst_0     ;   5
31    lconst_1        fconst_0     fconst_1        fconst_2      dconst_0     ;  10
32    dconst_1        bipush       sipush          ldc           ldc_w        ;  15
33    ldc2_w          iload        lload           fload         dload        ;  20
34    aload           iload_0      iload_1         iload_2       iload_3      ;  25
35    lload_0         lload_1      lload_2         lload_3       fload_0      ;  30
36    fload_1         fload_2      fload_3         dload_0       dload_1      ;  35
37    dload_2         dload_3      aload_0         aload_1       aload_2      ;  40
38    aload_3         iaload       laload          faload        daload       ;  45
39    aaload          baload       caload          saload        istore       ;  50
40    lstore          fstore       dstore          astore        istore_0     ;  55
41    istore_1        istore_2     istore_3        lstore_0      lstore_1     ;  60
42    lstore_2        lstore_3     fstore_0        fstore_1      fstore_2     ;  65
43    fstore_3        dstore_0     dstore_1        dstore_2      dstore_3     ;  70
44    astore_0        astore_1     astore_2        astore_3      iastore      ;  75
45    lastore         fastore      dastore         aastore       bastore      ;  80
46    castore         sastore      pop             pop2          dup          ;  85
47    dup_x1          dup_x2       dup2            dup2_x1       dup2_x2      ;  90
48    swap            iadd         ladd            fadd          dadd         ;  95
49    isub            lsub         fsub            dsub          imul         ; 100
50    lmul            fmul         dmul            idiv          ldiv         ; 105
51    fdiv            ddiv         irem            lrem          frem         ; 110
52    drem            ineg         lneg            fneg          dneg         ; 115
53    ishl            lshl         ishr            lshr          iushr        ; 120
54    lushr           iand         land            ior           lor          ; 125
55    ixor            lxor         iinc            i2l           i2f          ; 130
56    i2d             l2i          l2f             l2d           f2i          ; 135
57    f2l             f2d          d2i             d2l           d2f          ; 140
58    i2b             i2c          i2s             lcmp          fcmpl        ; 145
59    fcmpg           dcmpl        dcmpg           ifeq          ifne         ; 150
60    iflt            ifge         ifgt            ifle          if_icmpeq    ; 155
61    if_icmpne       if_icmplt    if_icmpge       if_icmpgt     if_icmple    ; 160
62    if_acmpeq       if_acmpne    goto            jsr           ret          ; 165
63    tableswitch     lookupswitch ireturn         lreturn       freturn      ; 170
64    dreturn         areturn      return          getstatic     putstatic    ; 175
65    getfield        putfield     invokevirtual   invokespecial invokestatic ; 180
66    invokeinterface unused       new             newarray      anewarray    ; 185
67    arraylength     athrow       checkcast       instanceof    monitorenter ; 190
68    monitorexit     wide         multianewarray  ifnull        ifnonnull    ; 195
69    goto_w          jsr_w        label                                      ; 200
70    ))
71
72(unless (vectorp *instructions*)
73  (let* ((list *instructions*)
74         (vector (make-array (length *instructions*)))
75         (index 0))
76    (dolist (instr list)
77      (setf (get instr 'opcode) index)
78      (setf (svref vector index) instr)
79      (incf index))
80    (setq *instructions* vector)))
81
82(defun instr (opcode)
83  (svref *instructions* opcode))
84
85(defparameter *opcode-size*
86  ;; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
87  '#(1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 2 3  ;; 000-019
88     3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 020-039
89     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1  ;; 040-059
90     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 060-079
91     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 080-099
92     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 100-119
93     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1  ;; 120-139
94     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3  ;; 140-159
95     3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 0 0 1 1 1 1 1 1 3 3  ;; 160-179
96     3 3 3 3 3 5 0 3 2 3 1 1 3 3 1 1 0 4 3 3  ;; 180-199
97     5 5 0                                    ;; 200-202
98     ))
99
100(defun opcode-size (opcode)
101  (svref *opcode-size* opcode))
102
103(defvar *pool* nil)
104
105(defun read-u1 (stream)
106  (read-byte stream))
107
108(defun read-u2 (stream)
109  (+ (ash (read-byte stream) 8) (read-byte stream)))
110
111(defun read-u4 (stream)
112  (+ (ash (read-u2 stream) 16) (read-u2 stream)))
113
114(defun lookup-utf8 (index)
115  (let ((entry (svref *pool* index)))
116    (when (eql (car entry) 1)
117      (caddr entry))))
118
119(defun read-constant-pool-entry (stream)
120  (let ((tag (read-u1 stream))
121        info)
122    (case tag
123      ((7 8)
124       (list tag (read-u2 stream)))
125      (1
126       (let* ((len (read-u2 stream))
127              (s (make-string len)))
128         (dotimes (i len)
129;;            (setf (char s i) (coerce (read-u1 stream) 'character)))
130           (setf (char s i) (code-char (read-u1 stream))))
131         (list tag len s)))
132      ((3 4)
133       (list tag (read-u4 stream)))
134      ((5 6)
135       (list tag (read-u4 stream) (read-u4 stream)))
136      ((12 9 10 11)
137       (list tag (read-u2 stream) (read-u2 stream)))
138      (t
139       (error "READ-CONSTANT-POOL-ENTRY unhandled tag ~D" tag)))))
140
141(defvar *indent* 0)
142
143(defparameter *spaces* (make-string 256 :initial-element #\space))
144
145(defmacro out (&rest args)
146  `(progn (format t (subseq *spaces* 0 *indent*)) (format t ,@args)))
147
148(defun dump-code (code)
149  (let ((code-length (length code)))
150    (do ((i 0))
151        ((>= i code-length))
152      (let* ((opcode (svref code i))
153             (size (opcode-size opcode)))
154        (out "~D (#x~X) ~A~%" opcode opcode (instr opcode))
155        (incf i)
156        (dotimes (j (1- size))
157          (let ((byte (svref code i)))
158            (out "~D (#x~X)~%" byte byte))
159          (incf i))))))
160
161(defun dump-code-attribute (stream)
162  (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
163    (out "Stack: ~D~%" (read-u2 stream))
164    (out "Locals: ~D~%" (read-u2 stream))
165    (let* ((code-length (read-u4 stream))
166           (code (make-array code-length)))
167      (out "Code length: ~D~%" code-length)
168      (out "Code:~%")
169      (dotimes (i code-length)
170        (setf (svref code i) (read-u1 stream)))
171      (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
172        (dump-code code)))
173    (let ((exception-table-length (read-u2 stream)))
174      (out "Exception table length: ~D~%" exception-table-length)
175      (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
176        (dotimes (i exception-table-length)
177          (out "Start PC: ~D~%" (read-u2 stream))
178          (out "End PC: ~D~%" (read-u2 stream))
179          (out "Handler PC: ~D~%" (read-u2 stream))
180          (out "Catch type: ~D~%" (read-u2 stream)))))
181    (let ((attributes-count (read-u2 stream)))
182      (out "Number of attributes: ~D~%" attributes-count)
183      (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
184        (dotimes (i attributes-count)
185          (read-attribute i stream))))))
186
187(defun dump-exceptions (stream)
188  )
189
190(defun read-attribute (index stream)
191  (let* ((name-index (read-u2 stream))
192         (length (read-u4 stream))
193         (*indent (+ *indent* 2)))
194    (setq name (lookup-utf8 name-index))
195    (out "Attribute ~D: Name index: ~D (~S)~%" index name-index name)
196    (out "Attribute ~D: Length: ~D~%" index length)
197    (cond ((string= name "Code")
198           (dump-code-attribute stream))
199          ((string= name "Exceptions")
200           (let ((count (read-u2 stream)))
201             (out "Attribute ~D: Number of exceptions: ~D~%" index count)
202             (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
203               (dotimes (i count)
204                 (out "Exception ~D: ~D~%" i (read-u2 stream))))))
205          (t
206           (dotimes (i length)
207             (read-u1 stream))))))
208
209(defun read-info (index stream type)
210  (let* ((access-flags (read-u2 stream))
211         (name-index (read-u2 stream))
212         (descriptor-index (read-u2 stream))
213         (attributes-count (read-u2 stream))
214         (*indent* (+ *indent* 2))
215         (type (case type
216                 ('field "Field")
217                 ('method "Method")))
218         name)
219    (out "~A ~D: Access flags: #x~X~%" type index access-flags)
220    (out "~A ~D: Name index: ~D (~S)~%" type index name-index (lookup-utf8 name-index))
221    (out "~A ~D: Descriptor index: ~D~%" type index descriptor-index)
222    (out "~A ~D: Number of attributes: ~D~%" type index attributes-count)
223    (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
224      (dotimes (i attributes-count)
225        (read-attribute i stream)))))
226
227(defun dump-class (filename)
228  (let ((*indent* 0)
229        (*pool* nil))
230    (with-open-file (stream filename :direction :input :element-type 'unsigned-byte)
231      (handler-bind ((end-of-file
232                      #'(lambda (c) (return-from dump-class c))))
233        (out "Magic number: #x~X~%" (read-u4 stream))
234        (let ((minor (read-u2 stream))
235              (major (read-u2 stream)))
236          (out "Version: ~D.~D~%" major minor))
237        ;; Constant pool.
238        (let ((count (read-u2 stream))
239              entry type)
240          (out "Constant pool (~D entries):~%" count)
241          (setq *pool* (make-array count))
242          (let ((*indent* (+ *indent* 2)))
243            (dotimes (index (1- count))
244              (setq entry (read-constant-pool-entry stream))
245              (setf (svref *pool* (1+ index)) entry)
246              (setq type (case (car entry)
247                           (7 'class)
248                           (9 'field)
249                           (10 'method)
250                           (11 'interface)
251                           (8 'string)
252                           (3 'integer)
253                           (4 'float)
254                           (5 'long)
255                           (6 'double)
256                           (12 'name-and-type)
257                           (1 'utf8)))
258              (out "~D: ~A ~S~%" (1+ index) type entry))))
259        (out "Access flags: #x~X~%" (read-u2 stream))
260        (out "This class: ~D~%" (read-u2 stream))
261        (out "Superclass: ~D~%" (read-u2 stream))
262        ;; Interfaces.
263        (let ((count (read-u2 stream)))
264          (cond ((zerop count)
265                 (out "No interfaces~%"))
266                (t
267                 (out "Interfaces (~D):~%" count)
268                 (dotimes (i count)
269                   (out "  ~D: ~D~%" i (read-u2 stream))))))
270        ;; Fields.
271        (let ((count (read-u2 stream)))
272          (cond ((zerop count)
273                 (out "No fields~%"))
274                (t
275                 (out "Fields (~D):~%" count)))
276          (dotimes (index count)
277            (read-info index stream 'field)))
278        ;; Methods.
279        (let ((count (read-u2 stream)))
280          (cond ((zerop count)
281                 (out "No methods~%"))
282                (t
283                 (out "Methods (~D):~%" count)))
284          (dotimes (index count)
285            (read-info index stream 'method)))
286        (let ((count (read-u2 stream)))
287          (cond ((zerop count)
288                 (out "No attributes~%"))
289                (t
290                 (out "Attributes (~D):~%" count)))))))
291  t)
292
293(defvar *stream* nil)
294(defvar *defun-name* nil)
295(defvar *this-class* nil)
296(defvar *pool-count* 1)
297
298(defvar *code* ())
299(defvar *static-code* ())
300(defvar *fields* ())
301
302(defvar *blocks* ())
303(defvar *locals* ())
304(defvar *max-locals* 0)
305
306;; (defun allocate-local ()
307;;   (let ((index (fill-pointer *locals*)))
308;;     (incf (fill-pointer *locals*))
309;;     (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
310;;     index))
311
312(defvar *args* nil)
313(defvar *using-arg-array* nil)
314(defvar *hairy-arglist-p* nil)
315
316(defvar *val* nil) ; index of value register
317
318(defun clear ()
319  (setq *pool* nil
320        *pool-count* 1
321        *code* nil)
322  t)
323
324(defun dump-pool ()
325  (let ((pool (reverse *pool*))
326        entry)
327    (dotimes (index (1- *pool-count*))
328      (setq entry (car pool))
329      (setq type (case (car entry)
330                   (7 'class)
331                   (9 'field)
332                   (10 'method)
333                   (11 'interface)
334                   (8 'string)
335                   (3 'integer)
336                   (4 'float)
337                   (5 'long)
338                   (6 'double)
339                   (12 'name-and-type)
340                   (1 'utf8)))
341      (format t "~D: ~A ~S~%" (1+ index) type entry)
342      (setq pool (cdr pool))))
343  t)
344
345;; Returns index of entry (1-based).
346(defun pool-add (entry)
347  (setq *pool* (cons entry *pool*))
348  (prog1
349    *pool-count*
350    (incf *pool-count*)))
351
352;; Returns index of entry (1-based).
353(defun pool-find-entry (entry)
354  (do* ((remaining *pool* (cdr remaining))
355        (i 0 (1+ i))
356        (current (car remaining) (car remaining)))
357       ((null remaining) nil)
358    (when (equal current entry)
359      (return-from pool-find-entry (- *pool-count* 1 i)))))
360
361;; Adds entry if not already in pool. Returns index of entry (1-based).
362(defun pool-get (entry)
363  (or (pool-find-entry entry) (pool-add entry)))
364
365(defun pool-name (name)
366  (pool-get (list 1 (length name) name)))
367
368;; "org.armedbear.lisp.LispObject" => "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
369;; (defun type-descriptor (type)
370;;   (unless (find #\. type)
371;;     (setq type (concatenate 'string "org.armedbear.lisp." type)))
372;;   (let ((res (concatenate 'string "L" type ";")))
373;;     (dotimes (i (length res))
374;;       (when (eql (char res i) #\.)
375;;         (setf (char res i) #\/)))
376;;     res))
377
378(defun pool-name-and-type (name type)
379  (let* ((name-index (pool-name name))
380         (type-index (pool-name type)))
381    (pool-get (list 12 name-index type-index))))
382
383(defun pool-class (class-name)
384  (let ((class-name class-name))
385    (dotimes (i (length class-name))
386      (when (eql (char class-name i) #\.)
387        (setf (char class-name i) #\/)))
388    (pool-get (list 7 (pool-name class-name)))))
389
390;; (tag class-index name-and-type-index)
391(defun pool-field (class-name field-name type-name)
392  (let* ((class-index (pool-class class-name))
393         (name-and-type-index (pool-name-and-type field-name type-name)))
394    (pool-get (list 9 class-index name-and-type-index))))
395
396;; (tag class-index name-and-type-index)
397(defun pool-method (class-name method-name type-name)
398  (let* ((class-index (pool-class class-name))
399         (name-and-type-index (pool-name-and-type method-name type-name)))
400    (pool-get (list 10 class-index name-and-type-index))))
401
402(defun pool-string (string)
403  (pool-get (list 8 (pool-name string))))
404
405(defun u2 (n)
406  (list (ash n -8) (logand n #xff)))
407
408(defstruct instruction opcode args stack depth)
409
410(defun inst (opcode &optional args)
411  (unless (listp args)
412    (setq args (list args)))
413  (make-instruction :opcode opcode :args args :stack nil :depth nil))
414
415(defun emit (instr &rest args)
416  (unless (numberp instr)
417    (setq instr (get instr 'opcode)))
418  (let ((instruction (inst instr args)))
419    (setq *code* (cons instruction *code*))
420    instruction))
421
422(defmacro emit-store-value ()
423  `(case *val*
424     (0
425      (emit 'astore_0))
426     (1
427      (emit 'astore_1))
428     (2
429      (emit 'astore_2))
430     (3
431      (emit 'astore_3))
432     (t
433      (emit 'astore *val*))))
434
435(defmacro emit-push-value ()
436  `(case *val*
437     (0
438      (emit 'aload_0))
439     (1
440      (emit 'aload_1))
441     (2
442      (emit 'aload_2))
443     (3
444      (emit 'aload_3))
445     (t
446      (emit 'aload *val*))))
447
448(defun remove-store-value ()
449  (let* ((instruction (car *code*))
450         (opcode (instruction-opcode instruction))
451         slot)
452    (case opcode
453      (75
454       (setf slot 0))
455      (76
456       (setf slot 1))
457      (77
458       (setf slot 2))
459      (78
460       (setf slot 3))
461      (58
462       (setf slot (car (instruction-args instruction)))))
463    (when (and slot (= slot *val*))
464      (setf *code* (cdr *code*))
465      t)))
466
467(defconstant +lisp-class+ "org/armedbear/lisp/Lisp")
468(defconstant +lisp-object-class+ "org/armedbear/lisp/LispObject")
469(defconstant +lisp-object+ "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
470(defconstant +lisp-string+ "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
471(defconstant +lisp-symbol-class+ "org/armedbear/lisp/Symbol")
472(defconstant +lisp-thread-class+ "org/armedbear/lisp/LispThread")
473
474(defun emit-push-nil ()
475  (emit 'getstatic
476        +lisp-class+
477        "NIL"
478        +lisp-object+))
479
480(defun emit-push-t ()
481  (emit 'getstatic
482        +lisp-class+
483        "T"
484        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
485
486(defun emit-invokestatic (class-name method-name descriptor stack)
487  (assert stack)
488  (let ((instruction (emit 'invokestatic class-name method-name descriptor)))
489    (setf (instruction-stack instruction) stack)
490    (assert (eql (instruction-stack instruction) stack))))
491
492(defun emit-invokespecial (class-name method-name descriptor stack)
493  (let ((instruction (emit 'invokespecial class-name method-name descriptor)))
494    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
495
496(defun emit-invokevirtual (class-name method-name descriptor stack)
497  (let ((instruction (emit 'invokevirtual class-name method-name descriptor)))
498    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
499
500;; Index of local variable used to hold the current thread.
501(defvar *thread* nil)
502(defvar *thread-var-initialized* nil)
503
504(defun ensure-thread-var-initialized ()
505  (unless *thread-var-initialized*
506    ;; Put the code to initialize the local at the very beginning of the
507    ;; function, to guarantee that the local gets initialized even if the code
508    ;; at our current location is never executed, since the local may be
509    ;; referenced elsewhere too.
510    (let ((code *code*))
511      (setf *code* ())
512      (emit-invokestatic +lisp-thread-class+
513                         "currentThread"
514                         "()Lorg/armedbear/lisp/LispThread;"
515                         1)
516      (emit 'astore *thread*)
517      (setf *code* (append code *code*)))
518    (setf *thread-var-initialized* t)))
519
520(defun emit-clear-values ()
521  (ensure-thread-var-initialized)
522  (emit 'aload *thread*)
523  (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+ "clearValues" "()V" -1))
524
525(defun emit-invoke-method (method-name)
526  (unless (remove-store-value)
527    (emit-push-value))
528  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
529                      method-name
530                      "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
531                      0)
532  (emit-store-value))
533
534;; CODE is a list.
535(defun resolve-args (instruction)
536  (let ((opcode (instruction-opcode instruction))
537        (args (instruction-args instruction)))
538    (case opcode
539      ((1 ; ACONST_NULL
540        42 ; ALOAD_0
541        43 ; ALOAD_1
542        44 ; ALOAD_2
543        45 ; ALOAD_3
544        50 ; AALOAD
545        75 ; ASTORE_0
546        76 ; ASTORE_1
547        77 ; ASTORE_2
548        78 ; ASTORE_3
549        83 ; AASTORE
550        87 ; POP
551        89 ; DUP
552        95 ; SWAP
553        153 ; IFEQ
554        154 ; IFNE
555        166 ; IF_ACMPNE
556        165 ; IF_ACMPEQ
557        167 ; GOTO
558        176 ; ARETURN
559        177 ; RETURN
560        202 ; LABEL
561        )
562       instruction)
563      (25 ; ALOAD
564       (let ((index (car args)))
565         (cond ((= index 0)
566                (inst 42)) ; ALOAD_O
567               ((= index 1)
568                (inst 43)) ; ALOAD_1
569               ((= index 2)
570                (inst 44)) ; ALOAD_2
571               ((= index 3)
572                (inst 45)) ; ALOAD_3
573               ((<= 0 index 255)
574                (inst 25 index))
575               (t
576                (error "ALOAD unsupported case")))))
577      (58 ; ASTORE
578       (let ((index (car args)))
579         (cond ((= index 0)
580                (inst 75)) ; ASTORE_O
581               ((= index 1)
582                (inst 76)) ; ASTORE_1
583               ((= index 2)
584                (inst 77)) ; ASTORE_2
585               ((= index 3)
586                (inst 78)) ; ASTORE_3
587               ((<= 0 index 255)
588                (inst 58 index))
589               (t
590                (error "ASTORE unsupported case")))))
591      ((178 ; GETSTATIC class-name field-name type-name
592        179 ; PUTSTATIC class-name field-name type-name
593        )
594       (let ((index (pool-field (first args) (second args) (third args))))
595         (inst opcode (u2 index))))
596      ((182 ; INVOKEVIRTUAL class-name method-name descriptor
597        183 ; INVOKESPECIAL class-name method-name descriptor
598        184 ; INVOKESTATIC class-name method-name descriptor
599        )
600       (let ((index (pool-method (first args) (second args) (third args))))
601;;          (inst opcode (u2 index))))
602         (setf (instruction-args instruction) (u2 index))
603         instruction))
604      ((189 ; ANEWARRAY class-name
605        )
606       (let ((index (pool-class (first args))))
607         (inst opcode (u2 index))))
608      ((16 ; BIPUSH
609        17 ; SIPUSH
610        )
611       (let ((n (first args)))
612         (cond ((= n 0)
613                (inst 3)) ; ICONST_0
614               ((= n 1)
615                (inst 4)) ; ICONST_1
616               ((= n 2)
617                (inst 5)) ; ICONST_2
618               ((= n 3)
619                (inst 6)) ; ICONST_3
620               ((= n 4)
621                (inst 7)) ; ICONST_4
622               ((= n 5)
623                (inst 8)) ; ICONST_5
624               ((<= -128 n 127)
625                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
626               (t ; SIPUSH
627                (inst 17 (u2 n))))))
628      (18 ; LDC
629       (unless (= (length args) 1)
630         (error "wrong number of args for LDC"))
631       (if (> (car args) 255)
632           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
633           (inst opcode args)))
634      (t
635       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
636
637;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
638(defun resolve-opcodes (code)
639  (map 'vector #'resolve-args code))
640
641(defun branch-opcode-p (opcode)
642  (member opcode
643    '(153 ; IFEQ
644      154 ; IFNE
645      165 ; IF_ACMPEQ
646      166 ; IF_ACMPNE
647      167 ; GOTO
648      )))
649
650(defun stack-effect (opcode)
651  (case opcode
652    ((25 ; ALOAD
653      42 ; ALOAD_0
654      43 ; ALOAD_1
655      44 ; ALOAD_2
656      45 ; ALOAD_3
657      )
658     1)
659    ((58 ; ASTORE
660      75 ; ASTORE_0
661      76 ; ASTORE_1
662      77 ; ASTORE_2
663      78 ; ASTORE_3
664      )
665     -1)
666    (50 ; AALOAD
667     -1)
668    (83 ; AASTORE
669     -3)
670    ((1 ; ACONST_NULL
671      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
672      16 ; BIPUSH
673      17 ; SIPUSH
674      )
675     1)
676    (18 ; LDC
677     1)
678    (178 ; GETSTATIC
679     1)
680    (179 ; PUTSTATIC
681     -1)
682    (189 ; ANEWARRAY
683     0)
684    ((153 ; IFEQ
685      )
686     -1)
687    ((165 ; IF_ACMPEQ
688      166 ; IF_ACMPNE
689      )
690     -2)
691    ((167 ; GOTO
692      202 ; LABEL
693      )
694     0)
695    (89 ; DUP
696     1)
697    (95 ; SWAP
698     0)
699    (87 ; POP
700     -1)
701    (176 ; ARETURN
702     -1)
703    (177 ; RETURN
704     0)
705    (t
706     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%"
707             (instruction-opcode instruction))
708     0)))
709
710(defun walk-code (code start-index depth)
711  (do* ((i start-index (1+ i))
712        (limit (length code)))
713       ((>= i limit) depth)
714    (let ((instruction (svref code i)))
715      (when (instruction-depth instruction)
716        (return-from walk-code))
717      (setf (instruction-depth instruction) depth)
718      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
719      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
720          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
721;;             (format t "target = ~S~%" target)
722            (walk-code code (symbol-value label) depth)
723            )
724          ()))))
725
726(defun analyze-stack ()
727  (sys::require-type *code* 'vector)
728  (dotimes (i (length *code*))
729    (let* ((instruction (svref *code* i))
730           (opcode (instruction-opcode instruction)))
731      (when (eql opcode 202)
732        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
733          (set label i)))
734      (unless (instruction-stack instruction)
735        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
736  (walk-code *code* 0 0)
737  (let ((max-stack 0))
738    (dotimes (i (length *code*))
739      (let ((instruction (svref *code* i)))
740        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
741;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
742    max-stack))
743
744(defun finalize-code ()
745  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
746
747(defun print-code()
748  (dotimes (i (length *code*))
749    (let ((instruction (svref *code* i)))
750      (format t "~A ~S~%"
751              (instr (instruction-opcode instruction))
752              (instruction-args instruction)))))
753
754(defun optimize-code ()
755  (when *debug*
756    (format t "----- before optimization -----~%")
757    (print-code))
758  (loop
759    (let ((changed-p nil))
760      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
761      (let ((branch-targets ()))
762        (dotimes (i (length *code*))
763          (let ((instruction (svref *code* i)))
764            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
765              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
766;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
767        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
768        (dotimes (i (length *code*))
769          (let ((instruction (svref *code* i)))
770            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
771              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
772                (unless (member label branch-targets)
773                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
774                  (setf changed-p t)))))))
775      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
776      (dotimes (i (length *code*))
777        (let ((instruction (svref *code* i)))
778          (when (and (< i (1- (length *code*)))
779                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
780                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
781                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
782                                   (eq (car (instruction-args instruction))
783                                       (car (instruction-args next-instruction))))
784                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
785                              (setf changed-p t))
786                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
787                              ;; One GOTO right after another.
788                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
789                              (setf changed-p t))
790                              ))))))
791      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
792      (unless changed-p
793          (return))))
794  (when *debug*
795    (format t "----- after optimization -----~%")
796    (print-code)))
797
798(defvar *max-stack*)
799
800;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
801(defun code-bytes (code)
802
803;;   (fresh-line)
804;;   (format t "-- begin code --~%")
805;;   (dotimes (i (length code))
806;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
807;;   (format t "--- end code ---~%")
808
809;;   ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
810;;   (let ((branch-targets ()))
811;;     (dotimes (i (length code))
812;;       (let ((instruction (svref code i)))
813;;         (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
814;;           (push branch-targets (car (instruction-args instruction))))))
815;;     (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
816
817;;     ;; Remove labels that are not used as branch targets.
818;;     (dotimes (i (length code))
819;;       (let ((instruction (svref code i)))
820;;         (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
821;;           (let ((label (car (instruction-args instruction))))
822;;             (unless (member label branch-targets)
823;;               (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
824
825;;   (dotimes (i (length code))
826;;     (let ((instruction (svref code i)))
827;;       (when (and (< i (1- (length code)))
828;;                  (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
829;;         (let ((next-instruction (svref code (1+ i))))
830;;           (when (and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
831;;                      (eq (car (instruction-args instruction))
832;;                          (car (instruction-args next-instruction))))
833;;             (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
834
835;;   (setf code (delete 0 code :key #'instruction-opcode))
836
837;;   (fresh-line)
838;;   (format t "-- begin code --~%")
839;;   (dotimes (i (length code))
840;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
841;;   (format t "--- end code ---~%")
842
843;;   (setf code (coerce code 'list))
844
845  ;; FIXME Do stack analysis here!
846;;   (setf *max-stack* (analyze-stack code))
847
848  (let ((code (resolve-opcodes code))
849        (length 0))
850    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
851    (dotimes (i (length code))
852      (let* ((instruction (aref code i))
853             (opcode (instruction-opcode instruction)))
854        (if (= opcode 202) ; LABEL
855            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
856              (set label length))
857            (incf length (opcode-size opcode)))))
858    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
859    (let ((index 0))
860      (dotimes (i (length code))
861        (let ((instruction (aref code i)))
862          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
863            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
864                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
865              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
866          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
867            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
868
869    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
870    (let ((bytes (make-array length))
871          (index 0))
872      (dotimes (i (length code))
873        (let ((instruction (aref code i)))
874          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
875            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
876            (incf index)
877            (dolist (byte (instruction-args instruction))
878              (setf (svref bytes index) byte)
879              (incf index)))))
880      bytes)))
881
882(defun write-u1 (n)
883  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
884
885(defun write-u2 (n)
886  (write-byte (ash n -8) *stream*)
887  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
888
889(defun write-u4 (n)
890  (write-u2 (ash n -16))
891  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
892
893(defun write-utf8 (string)
894  (dotimes (i (length string))
895    (write-u1 (char-int (char string i)))))
896
897(defun write-cp-entry (entry)
898  (write-u1 (first entry))
899  (case (first entry)
900    (1
901     (write-u2 (second entry))
902     (write-utf8 (third entry)))
903    ((5 6)
904     (write-u4 (second entry))
905     (write-u4 (third entry)))
906    ((9 10 11 12)
907     (write-u2 (second entry))
908     (write-u2 (third entry)))
909    ((7 8)
910     (write-u2 (second entry)))
911    (t
912     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
913  ))
914
915(defun write-pool ()
916  (write-u2 *pool-count*)
917  (dolist (entry (reverse *pool*))
918    (write-cp-entry entry)))
919
920(defstruct field
921  access-flags
922  name
923  descriptor
924  name-index
925  descriptor-index)
926
927(defstruct method
928  access-flags
929  name
930  descriptor
931  name-index
932  descriptor-index
933  max-stack
934  max-locals
935  code)
936
937(defun make-constructor (super name args body)
938  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
939                                   :descriptor "()V"))
940         (*code* ()))
941    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
942    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
943    (setf (method-max-locals constructor) 1)
944    (cond (*hairy-arglist-p*
945           (emit 'aload_0) ;; this
946           (emit 'aconst_null) ;; name
947           (let ((s (format nil "~S" args)))
948             (emit 'ldc
949                   (pool-string s))
950             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
951                                "readObjectFromString"
952                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
953                                0))
954           (emit-push-nil) ;; body
955           (emit 'aconst_null) ;; environment
956           (emit-invokespecial super
957                               "<init>"
958                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
959                               -4))
960          (t
961           (emit 'aload_0)
962           (emit-invokespecial super
963                               "<init>"
964                               "()V"
965                               0)))
966    (setf *code* (append *static-code* *code*))
967    (emit 'return)
968    (finalize-code)
969    (optimize-code)
970    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
971    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
972    constructor))
973
974(defun write-code-attr (method)
975  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
976         (code (method-code method))
977         (code-length (length code))
978         (length (+ code-length 12))
979         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
980         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
981    (write-u2 name-index)
982    (write-u4 length)
983    (write-u2 max-stack)
984    (write-u2 max-locals)
985    (write-u4 code-length)
986    (dotimes (i code-length)
987      (write-u1 (svref code i)))
988    (write-u2 0) ; exception table length
989    (write-u2 0) ; attributes count
990    ))
991
992(defun write-method (method)
993  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
994  (write-u2 (method-name-index method))
995  (write-u2 (method-descriptor-index method))
996  (write-u2 1) ; attributes count
997  (write-code-attr method))
998
999(defun write-field (field)
1000  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1001  (write-u2 (field-name-index field))
1002  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1003  (write-u2 0)) ; attributes count
1004
1005(defun declare-field (name descriptor)
1006  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1007    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1008    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1009    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1010    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1011
1012(defun sanitize (symbol)
1013  (let* ((input (symbol-name symbol))
1014         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1015    (dotimes (i (length input))
1016      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1017        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1018               (vector-push c output))
1019              ((eql c #\-)
1020               (vector-push #\_ output)))))
1021    (when (plusp (length output))
1022      output)))
1023
1024(defvar *declared-symbols* ())
1025(defvar *declared-functions* ())
1026
1027(defun declare-symbol (symbol)
1028  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1029    (unless g
1030      (let ((*code* *static-code*)
1031            (s (sanitize symbol)))
1032        (setq g (symbol-name (gensym)))
1033        (when s
1034          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1035        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1036        (emit 'ldc
1037              (pool-string (symbol-name symbol)))
1038        (emit 'ldc
1039              (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1040        (emit-invokestatic +lisp-class+
1041                           "internInPackage"
1042                           "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1043                           -1)
1044        (emit 'putstatic
1045              *this-class*
1046              g
1047              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1048        (setq *static-code* *code*)
1049        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1050    g))
1051
1052(defun declare-function (symbol)
1053  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1054    (unless f
1055      (setf f (symbol-name (gensym)))
1056      (let ((s (sanitize symbol)))
1057        (when s
1058          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1059      (let ((*code* *static-code*)
1060            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1061        (cond (g
1062               (emit 'getstatic
1063                     *this-class*
1064                     g
1065                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1066              (t
1067               (emit 'ldc
1068                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1069               (emit 'ldc
1070                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1071               (emit-invokestatic +lisp-class+
1072                                  "internInPackage"
1073                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1074                                  -1)))
1075        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1076        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1077                            "getSymbolFunctionOrDie"
1078                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1079                            0)
1080        (emit 'putstatic
1081              *this-class*
1082              f
1083              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1084        (setq *static-code* *code*)
1085        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1086    f))
1087
1088(defun declare-keyword (symbol)
1089  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1090        (*code* *static-code*))
1091    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1092    (emit 'ldc
1093          (pool-string (symbol-name symbol)))
1094    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1095                       "internKeyword"
1096                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1097                       0)
1098    (emit 'putstatic
1099          *this-class*
1100          g
1101          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1102    (setq *static-code* *code*)
1103    g))
1104
1105(defun declare-object-as-string (obj)
1106  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1107        (s (format nil "~S" obj))
1108        (*code* *static-code*))
1109    (declare-field g +lisp-object+)
1110    (emit 'ldc
1111          (pool-string s))
1112    (emit-invokestatic +lisp-class+
1113                       "readObjectFromString"
1114                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1115                       0)
1116    (emit 'putstatic
1117          *this-class*
1118          g
1119          +lisp-object+)
1120    (setq *static-code* *code*)
1121    g))
1122
1123(defun declare-object (obj)
1124  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1125    (sys::remember key obj)
1126    (let* ((g1 (declare-string key))
1127           (g2 (symbol-name (gensym)))
1128           (*code* *static-code*))
1129      (declare-field g2 +lisp-object+)
1130      (emit 'getstatic
1131            *this-class*
1132            g1
1133            +lisp-string+)
1134      (emit 'dup)
1135      (emit-invokestatic +lisp-class+
1136                         "recall"
1137                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1138                         0)
1139      (emit 'putstatic
1140            *this-class*
1141            g2
1142            +lisp-object+)
1143      (emit-invokestatic +lisp-class+
1144                         "forget"
1145                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1146                         -1)
1147      (setq *static-code* *code*)
1148      g2)))
1149
1150(defun declare-string (string)
1151  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1152        (*code* *static-code*))
1153    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1154    (emit 'ldc
1155          (pool-string string))
1156    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1157                       "getInstance"
1158                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1159                       0)
1160    (emit 'putstatic
1161          *this-class*
1162          g
1163          +lisp-string+)
1164    (setq *static-code* *code*)
1165    g))
1166
1167(defun compile-constant (form)
1168  (cond
1169   ((sys::fixnump form)
1170    (let ((n form))
1171      (cond ((zerop n)
1172             (emit 'getstatic
1173                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1174                   "ZERO"
1175                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1176             (emit-store-value))
1177            ((= n 1)
1178             (emit 'getstatic
1179                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1180                   "ONE"
1181                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1182             (emit-store-value))
1183            ((= n 2)
1184             (emit 'getstatic
1185                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1186                   "TWO"
1187                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1188             (emit-store-value))
1189            (t
1190             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1191               (emit 'getstatic
1192                     *this-class*
1193                     g
1194                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1195               (emit-store-value))))))
1196   ((numberp form)
1197    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1198      (emit 'getstatic
1199            *this-class*
1200            g
1201            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1202      (emit-store-value)))
1203   ((vectorp form)
1204    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1205      (emit 'getstatic
1206            *this-class*
1207            g
1208            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1209      (emit-store-value)))
1210   ((stringp form)
1211    (let ((g (declare-string form)))
1212      (emit 'getstatic
1213            *this-class*
1214            g
1215            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1216      (emit-store-value)))
1217   ((characterp form)
1218    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1219      (emit 'getstatic
1220            *this-class*
1221            g
1222            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1223      (emit-store-value)))
1224   ((symbolp form)
1225    (when (null (symbol-package form))
1226      ;; An uninterned symbol.
1227      (let ((g (declare-object form)))
1228        (emit 'getstatic
1229              *this-class*
1230              g
1231              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1232        (emit-store-value))))
1233   (t
1234    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1235
1236(defun compile-binary-operation (op args)
1237  (compile-form (first args))
1238  (unless (remove-store-value)
1239    (emit-push-value))
1240  (compile-form (second args))
1241  (unless (remove-store-value)
1242    (emit-push-value))
1243  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1244                      op
1245                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1246                      -1)
1247  (emit-store-value))
1248
1249(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1250
1251(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1252(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1253(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1254(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1255(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1256(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1257(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1258(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1259(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1260(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1261(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1262(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1263(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1264(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1265(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1266(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1267(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1268(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1269(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1270(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1271(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1272(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1273(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1274(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1275(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1276(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1277(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1278(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1279(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1280(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1281(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1282(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1283(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1284(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1285(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1286
1287
1288(defun compile-function-call-1 (fun args)
1289  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1290    (when s
1291      (compile-form (first args))
1292      (emit-invoke-method s)
1293      (return-from compile-function-call-1 t)))
1294    nil)
1295
1296(defun compile-function-call-2 (fun args)
1297  (case fun
1298    (EQ
1299     (compile-form (first args))
1300     (unless (remove-store-value)
1301       (emit-push-value))
1302     (compile-form (second args))
1303     (unless (remove-store-value)
1304       (emit-push-value))
1305     (let ((label1 (gensym))
1306           (label2 (gensym)))
1307       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1308       (emit-push-nil)
1309       (emit 'goto `,label2)
1310       (emit 'label `,label1)
1311       (emit-push-t)
1312       (emit 'label `,label2))
1313     (emit-store-value)
1314     t)
1315    (EQL
1316     (compile-binary-operation "EQL" args)
1317     t)
1318    (+
1319     (compile-binary-operation "add" args)
1320     t)
1321    (-
1322     (compile-binary-operation "subtract" args)
1323     t)
1324    (/
1325     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1326     t)
1327    (*
1328     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1329     t)
1330    (<
1331     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1332     t)
1333    (<=
1334     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1335     t)
1336    (>
1337     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1338     t)
1339    (>=
1340     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1341     t)
1342    (=
1343     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1344     t)
1345    (/=
1346     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1347     t)
1348    (AREF
1349     (compile-binary-operation "AREF" args)
1350     t)
1351    (LIST
1352     (compile-form (first args))
1353     (unless (remove-store-value)
1354       (emit-push-value))
1355     (compile-form (second args))
1356     (unless (remove-store-value)
1357       (emit-push-value))
1358     (emit-invokestatic +lisp-class+
1359                        "list2"
1360                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1361                        -1)
1362     (emit-store-value)
1363     t)
1364    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1365     (compile-binary-operation "typep" args))
1366    (t
1367     nil)))
1368
1369(defun compile-function-call-3 (fun args)
1370  (case fun
1371    (LIST
1372     (compile-form (first args))
1373     (unless (remove-store-value)
1374       (emit-push-value))
1375     (compile-form (second args))
1376     (unless (remove-store-value)
1377       (emit-push-value))
1378     (compile-form (third args))
1379     (unless (remove-store-value)
1380       (emit-push-value))
1381     (emit-invokestatic +lisp-class+
1382                        "list3"
1383                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1384                        -2)
1385     (emit-store-value)
1386     t)
1387    (t
1388     nil)))
1389
1390(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1391                                    (find-package "SYSTEM")
1392                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1393
1394(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1395;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1396  (unless (symbolp fun)
1397    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1398  (let ((numargs (length args)))
1399    (cond ((= numargs 1)
1400           (when (compile-function-call-1 fun args)
1401             (return-from compile-function-call)))
1402          ((= numargs 2)
1403           (when (compile-function-call-2 fun args)
1404             (return-from compile-function-call)))
1405          ((= numargs 3)
1406           (when (compile-function-call-3 fun args)
1407             (return-from compile-function-call))))
1408
1409    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1410    ;; compiled function!
1411    (resolve fun)
1412
1413    (cond
1414     ((eq fun *defun-name*)
1415      (emit 'aload 0)) ; this
1416     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1417      (let ((f (declare-function fun)))
1418        (emit 'getstatic
1419              *this-class*
1420              f
1421              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1422     (t
1423      (let ((g (declare-symbol fun)))
1424        (emit 'getstatic
1425              *this-class*
1426              g
1427              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1428      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1429                          "getSymbolFunctionOrDie"
1430                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1431                          0)))
1432    (case numargs
1433      (0
1434       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1435                           "execute"
1436                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1437                           0))
1438      (1
1439       (compile-form (first args))
1440       (unless (remove-store-value)
1441         (emit-push-value))
1442       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1443                           "execute"
1444                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1445                           -1))
1446      (2
1447       (compile-form (first args))
1448       (unless (remove-store-value)
1449         (emit-push-value))
1450       (compile-form (second args))
1451       (unless (remove-store-value)
1452         (emit-push-value))
1453       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1454                           "execute"
1455                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1456                           -2))
1457      (3
1458       (compile-form (first args))
1459       (unless (remove-store-value)
1460         (emit-push-value))
1461       (compile-form (second args))
1462       (unless (remove-store-value)
1463         (emit-push-value))
1464       (compile-form (third args))
1465       (unless (remove-store-value)
1466         (emit-push-value))
1467       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1468                           "execute"
1469                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1470                           -3))
1471      (t
1472       (emit 'sipush (length args))
1473       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1474       (let ((i 0))
1475         (dolist (form args)
1476           (emit 'dup)
1477           (emit 'sipush i)
1478           (compile-form form)
1479           (unless (remove-store-value)
1480             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1481           (emit 'aastore) ; store value in array
1482           (incf i))) ; array left on stack here
1483       ;; Stack: function array-ref
1484       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1485                           "execute"
1486                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1487                           -1)))
1488    (if for-effect
1489        (emit 'pop)
1490        (emit-store-value))))
1491
1492(defun compile-test (form)
1493  ;; Use a Java boolean if possible.
1494  (when (consp form)
1495    (case (length form)
1496      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1497           (compile-form (second form))
1498           (unless (remove-store-value)
1499             (emit-push-value))
1500           (emit-push-nil)
1501           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1502         (let ((s (cdr (assoc (car form)
1503                              '((ATOM      . "atom")
1504                                (EVENP     . "evenp")
1505                                (FLOATP    . "floatp")
1506                                (INTEGERP  . "integerp")
1507                                (MINUSP    . "minusp")
1508                                (LISTP     . "listp")
1509                                (NUMBERP   . "numberp")
1510                                (ODDP      . "oddp")
1511                                (PLUSP     . "plusp")
1512                                (RATIONALP . "rationalp")
1513                                (REALP     . "realp")
1514                                (VECTORP   . "vectorp")
1515                                (ZEROP     . "zerop")
1516                                )))))
1517           (when s
1518             (compile-form (second form))
1519             (unless (remove-store-value)
1520               (emit-push-value))
1521             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1522                                 s
1523                                 "()Z"
1524                                 0)
1525             (return-from compile-test 'ifeq))))
1526      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1527           (compile-form (second form))
1528           (unless (remove-store-value)
1529             (emit-push-value))
1530           (compile-form (third form))
1531           (unless (remove-store-value)
1532             (emit-push-value))
1533           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1534         (let ((s (cdr (assoc (car form)
1535                              '((=      . "isEqualTo")
1536                                (/=     . "isNotEqualTo")
1537                                (<      . "isLessThan")
1538                                (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1539                                (>      . "isGreaterThan")
1540                                (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1541                                (EQL    . "eql")
1542                                (EQUAL  . "equal")
1543                                (EQUALP . "equalp")
1544                                )))))
1545           (when s
1546             (compile-form (second form))
1547             (unless (remove-store-value)
1548               (emit-push-value))
1549             (compile-form (third form))
1550             (unless (remove-store-value)
1551               (emit-push-value))
1552             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1553                                 s
1554                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1555                                 -1)
1556             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1557  ;; Otherwise...
1558  (compile-form form)
1559  (unless (remove-store-value)
1560    (emit-push-value))
1561  (emit-push-nil)
1562  'if_acmpeq)
1563
1564(defun compile-if (form for-effect)
1565  (let* ((test (second form))
1566         (consequent (third form))
1567         (alternate (fourth form))
1568         (label1 (gensym))
1569         (label2 (gensym))
1570         (instr (compile-test test)))
1571    (emit-clear-values)
1572    (emit instr `,label1)
1573    (compile-form consequent for-effect)
1574    (emit 'goto `,label2)
1575    (emit 'label `,label1)
1576    (compile-form alternate for-effect)
1577    (emit 'label `,label2)))
1578
1579(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1580  (compile-form (second form))
1581  (unless (remove-store-value)
1582    (emit-push-value))
1583  (emit-invokestatic +lisp-class+
1584                     "multipleValueList"
1585                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1586                     0)
1587  (emit-store-value))
1588
1589(defun compile-let/let* (form for-effect)
1590  (let* ((saved-fp (fill-pointer *locals*))
1591         (varlist (second form))
1592         (specialp nil)
1593         env-var)
1594    ;; Are we going to bind any special variables?
1595    (dolist (varspec varlist)
1596      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1597        (when (special-variable-p var)
1598          (setq specialp t)
1599          (return))))
1600    ;; If so...
1601    (when specialp
1602      ;; Save current dynamic environment.
1603      (setq env-var (vector-push nil *locals*))
1604      (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1605      (ensure-thread-var-initialized)
1606      (emit 'aload *thread*)
1607      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1608                          "getDynamicEnvironment"
1609                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1610                          0)
1611      (emit 'astore env-var))
1612    (ecase (car form)
1613      (LET
1614       (compile-let-vars varlist))
1615      (LET*
1616       (compile-let*-vars varlist)))
1617    ;; Body of LET.
1618    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1619        ((null (cdr body))
1620         (compile-form (car body) nil))
1621      (compile-form (car body) t))
1622    (when specialp
1623      ;; Restore dynamic environment.
1624      (emit 'aload *thread*)
1625      (emit 'aload env-var)
1626      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1627                          "setDynamicEnvironment"
1628                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1629                          -2))
1630    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1631    ;; bindings will again be available.
1632    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1633
1634(defun compile-let-vars (varlist)
1635  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1636  ;; on the stack.
1637  (let ((last-push-was-nil nil))
1638    (dolist (varspec varlist)
1639      (let (var initform)
1640        (if (consp varspec)
1641            (setq var (car varspec)
1642                  initform (cadr varspec))
1643            (setq var varspec
1644                  initform nil))
1645        (cond (initform
1646               (compile-form initform)
1647               (emit-push-value)
1648               (setf last-push-was-nil nil))
1649              (t
1650               (if last-push-was-nil
1651                   (emit 'dup)
1652                   (emit-push-nil))
1653               (setf last-push-was-nil t))))))
1654  ;; Add local variables to local variables vector.
1655  (dolist (varspec varlist)
1656    (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1657      (unless (special-variable-p var)
1658        (vector-push var *locals*))))
1659  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1660  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1661  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1662  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1663  ;; in reverse order.
1664  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1665        (varspec (car varlist) (car varlist))
1666        (var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1667        (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1668       ((null varlist))
1669    (cond ((special-variable-p var)
1670           (let ((g (declare-symbol var)))
1671             (emit 'getstatic
1672                   *this-class*
1673                   g
1674                   "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1675             (emit 'swap)
1676             (emit-invokestatic +lisp-class+
1677                                "bindSpecialVariable"
1678                                "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1679                                -2)))
1680          (t
1681           (emit 'astore i)))))
1682
1683(defun compile-let*-vars (varlist)
1684  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1685  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1686    (dolist (varspec varlist)
1687      (let (var initform)
1688        (if (consp varspec)
1689            (setq var (car varspec)
1690                  initform (cadr varspec))
1691            (setq var varspec
1692                  initform nil))
1693        (cond (initform
1694               (compile-form initform)
1695               (emit-push-value))
1696              (t
1697               (emit-push-nil)))
1698        (cond ((special-variable-p var)
1699               (let ((g (declare-symbol var)))
1700                 (emit 'getstatic
1701                       *this-class*
1702                       g
1703                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1704                 (emit 'swap)
1705                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1706                                    "bindSpecialVariable"
1707                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1708                                    -2)))
1709              (t
1710               (emit 'astore i)
1711               (vector-push var *locals*)
1712               (incf i))))))
1713  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1714
1715(defvar *tags* ())
1716
1717(defstruct tag name label)
1718
1719(defun label-for-tag (name)
1720  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1721;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1722    (when index
1723      (tag-label (aref *tags* index)))))
1724
1725(defun compile-tagbody (form for-effect)
1726  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1727        (body (cdr form)))
1728    ;; Scan for tags.
1729    (dolist (f body)
1730      (when (atom f)
1731        (let ((name f)
1732              (label (gensym)))
1733          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1734    (dolist (f body)
1735      (cond ((atom f)
1736             (let ((label (label-for-tag f)))
1737               (unless label
1738                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1739               (emit 'label label)))
1740            (t
1741             (compile-form f t))))
1742    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1743  ;; TAGBODY returns NIL.
1744  (emit-push-nil)
1745  (emit-store-value))
1746
1747(defun compile-go (form for-effect)
1748  (let* ((name (cadr form))
1749         (label (label-for-tag name)))
1750    (unless label
1751      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1752  (emit 'goto label)))
1753
1754(defun compile-block (form for-effect)
1755   (let* ((rest (cdr form))
1756          (block-label (car rest))
1757          (block-exit (gensym))
1758          (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1759     (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1760         ((null forms))
1761       (compile-form (car forms) (cdr forms)))
1762     (emit 'label `,block-exit)))
1763
1764(defun compile-progn (form for-effect)
1765  (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1766      ((null forms))
1767    (compile-form (car forms) (cdr forms))))
1768
1769(defun compile-setq (form for-effect)
1770  (unless (= (length form) 3)
1771    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1772  (let* ((rest (cdr form))
1773         (sym (car rest))
1774         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1775    (when index
1776      (compile-form (cadr rest))
1777      (unless (remove-store-value)
1778        (emit-push-value))
1779      (cond (for-effect
1780             (emit 'astore index))
1781            (t
1782             (emit 'dup)
1783             (emit 'astore index)
1784             (emit-store-value)))
1785      (return-from compile-setq))
1786    ;; index is NIL, look in *args* ...
1787    (setq index (position sym *args*))
1788    (when index
1789      (cond (*using-arg-array*
1790             (emit 'aload 1)
1791             (emit 'bipush index)
1792             (compile-form (cadr rest))
1793             (emit-push-value)
1794             (emit 'aastore))
1795            (t
1796             (compile-form (cadr rest))
1797             (emit-push-value)
1798             (emit 'astore (1+ index))))
1799      (return-from compile-setq))
1800    ;; still not found
1801    ;; must be a global variable
1802    (let ((g (declare-symbol sym)))
1803      (emit 'getstatic
1804            *this-class*
1805            g
1806            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1807      (compile-form (cadr rest))
1808      (unless (remove-store-value)
1809        (emit-push-value))
1810      (emit-invokestatic +lisp-class+
1811                         "setSpecialVariable"
1812                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1813                         -1)
1814      (emit-store-value))))
1815
1816(defun compile-quote (form for-effect)
1817   (let ((obj (second form)))
1818     (cond ((null obj)
1819            (emit-push-nil)
1820            (emit-store-value))
1821           ((symbolp obj)
1822            (if (symbol-package obj)
1823                (let ((g (declare-symbol obj)))
1824                  (emit 'getstatic
1825                        *this-class*
1826                        g
1827                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1828                  (emit-store-value))
1829                (compile-constant obj)))
1830           ((listp obj)
1831            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1832              (emit 'getstatic
1833                    *this-class*
1834                    g
1835                    +lisp-object+)
1836              (emit-store-value)))
1837           ((constantp obj)
1838            (compile-constant obj))
1839           (t
1840            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
1841
1842(defun compile-declare (form for-effect)
1843  ;; Nothing to do.
1844  )
1845
1846(defun compile-function (form for-effect)
1847   (let ((obj (second form)))
1848     (cond ((symbolp obj)
1849            (let ((g (declare-symbol obj)))
1850              (emit 'getstatic
1851                    *this-class*
1852                    g
1853                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1854              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1855                                  "getSymbolFunctionOrDie"
1856                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1857                                  0)
1858              (emit-store-value)))
1859           #+nil
1860           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
1861            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
1862            ;; and pass it to coerceToFunction().
1863            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1864              (emit 'getstatic
1865                    *this-class*
1866                    g
1867                    +lisp-object+)
1868              (emit-invokestatic +lisp-class+
1869                                 "coerceToFunction"
1870                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
1871                                 0)
1872              (emit-store-value)))
1873           (t
1874            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
1875
1876(defun compile-return-from (form for-effect)
1877   (let* ((rest (cdr form))
1878          (block-label (car rest))
1879          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
1880          (result-form (cadr rest)))
1881     (unless block-exit
1882       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
1883     (compile-form result-form)
1884     (emit 'goto `,block-exit)))
1885
1886(defun compile-plus (form for-effect)
1887  (let* ((args (cdr form))
1888         (len (length args)))
1889    (case len
1890      (2
1891       (let ((first (first args))
1892             (second (second args)))
1893         (cond
1894          ((eql first 1)
1895           (compile-form second)
1896           (emit-invoke-method "incr"))
1897          ((eql second 1)
1898           (compile-form first)
1899           (emit-invoke-method "incr"))
1900          (t
1901           (compile-binary-operation "add" args)))))
1902      (t
1903       (compile-function-call '+ args)))))
1904
1905(defun compile-minus (form for-effect)
1906  (let* ((args (cdr form))
1907         (len (length args)))
1908    (case len
1909      (2
1910       (let ((first (first args))
1911             (second (second args)))
1912         (cond
1913          ((eql second 1)
1914           (compile-form first)
1915           (emit-invoke-method "decr"))
1916          (t
1917           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
1918      (t
1919       (compile-function-call '- args)))))
1920
1921(defun compile-variable-ref (form)
1922  (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
1923    (when index
1924      (emit 'aload index)
1925      (emit-store-value)
1926      (return-from compile-variable-ref)))
1927  ;; Not found in locals; look in args.
1928  (let ((index (position form *args*)))
1929    (when index
1930      (cond (*using-arg-array*
1931             (emit 'aload 1)
1932             (emit 'bipush index)
1933             (emit 'aaload)
1934             (emit-store-value)
1935             (return-from compile-variable-ref))
1936            (t
1937             (emit 'aload (1+ index))
1938             (emit-store-value)
1939             (return-from compile-variable-ref)))))
1940
1941  ;; Otherwise it must be a global variable.
1942  (let ((g (declare-symbol form)))
1943    (emit 'getstatic
1944          *this-class*
1945          g
1946          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1947    (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1948                        "symbolValue"
1949                        "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1950                        0)
1951    (emit-store-value)
1952    (return-from compile-variable-ref)))
1953
1954;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
1955(defun compile-form (form &optional for-effect)
1956  (cond
1957   ((consp form)
1958    (let ((op (car form))
1959          (args (cdr form)))
1960      (when (macro-function op)
1961        (compile-form (macroexpand form))
1962        (return-from compile-form))
1963      (when (symbolp op)
1964        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
1965          (when handler
1966            (funcall handler form for-effect)
1967            (return-from compile-form))))
1968      (cond
1969       ((special-operator-p op)
1970        (error "COMPILE-FORM unhandled special operator ~S" op))
1971       (t ; Function call.
1972        (compile-function-call op args for-effect)))))
1973   ((eq form '())
1974    (unless for-effect
1975      (emit-push-nil)
1976      (emit-store-value)))
1977   ((eq form t)
1978    (unless for-effect
1979      (emit-push-t)
1980      (emit-store-value)))
1981   ((symbolp form)
1982    (when (keywordp form)
1983      (let ((g (declare-keyword form)))
1984        (emit 'getstatic
1985              *this-class*
1986              g
1987              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1988      (emit-store-value)
1989      (return-from compile-form))
1990
1991    (compile-variable-ref form))
1992   ((constantp form)
1993    (unless for-effect
1994      (compile-constant form)))
1995   (t
1996    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
1997
1998;; Returns descriptor.
1999(defun analyze-args (args)
2000  (assert (not (memq '&AUX args)))
2001  (when (or (memq '&KEY args)
2002            (memq '&OPTIONAL args)
2003            (memq '&REST args))
2004    (setq *using-arg-array* t)
2005    (setq *hairy-arglist-p* t)
2006    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2007  (case (length args)
2008    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2009    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2010    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2011    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2012    (t (setq *using-arg-array* t)
2013       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2014
2015(defun compile-defun (name form)
2016  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2017    (return-from compile-defun nil))
2018  (setf form (precompile-form form t))
2019  (let* ((*defun-name* name)
2020         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2021         (*declared-functions* (make-hash-table))
2022         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2023         (args (cadr form))
2024         (body (cddr form))
2025         (*using-arg-array* nil)
2026         (*hairy-arglist-p* nil)
2027         (descriptor (analyze-args args))
2028         (execute-method (make-method :name "execute"
2029                                      :descriptor descriptor))
2030         (*code* ())
2031         (*static-code* ())
2032         (*fields* ())
2033         (*blocks* ())
2034         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2035         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2036         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2037         (*max-locals* 0)
2038         (*pool* ())
2039         (*pool-count* 1)
2040         (*val* nil)
2041         (*thread* nil)
2042         (*thread-var-initialized* nil))
2043    (setf (method-name-index execute-method)
2044          (pool-name (method-name execute-method)))
2045    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2046          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2047    (if *hairy-arglist-p*
2048        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2049               (vars (sys::varlist fun)))
2050          (dolist (var vars)
2051            (vector-push var *args*)))
2052        (dolist (arg args)
2053          (vector-push arg *args*)))
2054    (if *using-arg-array*
2055        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2056        ;; first available slot is 2.
2057        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2058        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2059        ;; for args.
2060        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2061    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2062    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2063    (incf (fill-pointer *locals*))
2064    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2065    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2066    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2067    (incf (fill-pointer *locals*))
2068    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2069    (when *hairy-arglist-p*
2070      (emit 'aload_0)
2071      (emit 'aload_1)
2072      (emit-invokevirtual *this-class*
2073                          "processArgs"
2074                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2075                          -1)
2076      (emit 'astore_1))
2077    (dolist (f body)
2078      (compile-form f))
2079    (unless (remove-store-value)
2080      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2081    (emit 'areturn)
2082    (finalize-code)
2083    (optimize-code)
2084    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2085    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2086;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2087    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2088
2089    (let* ((super
2090            (if *hairy-arglist-p*
2091                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2092                (case (length args)
2093                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2094                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2095                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2096                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2097                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2098           (this-index (pool-class *this-class*))
2099           (super-index (pool-class super))
2100           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2101      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2102
2103      ;; Write class file (out.class in current directory).
2104      (with-open-file (*stream* "out.class"
2105                                :direction :output
2106                                :element-type 'unsigned-byte
2107                                :if-exists :supersede)
2108        (write-u4 #xCAFEBABE)
2109        (write-u2 3)
2110        (write-u2 45)
2111        (write-pool)
2112        ;; access flags
2113        (write-u2 #x21)
2114        (write-u2 this-index)
2115        (write-u2 super-index)
2116        ;; interfaces count
2117        (write-u2 0)
2118        ;; fields count
2119        (write-u2 (length *fields*))
2120        ;; fields
2121        (dolist (field *fields*)
2122          (write-field field))
2123        ;; methods count
2124        (write-u2 2)
2125        ;; methods
2126        (write-method execute-method)
2127        (write-method constructor)
2128        ;; attributes count
2129        (write-u2 0))))
2130  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2131
2132(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2133  (if (and (consp definition-designator)
2134           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2135      definition-designator
2136      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2137        (function-lambda-expression definition-designator)
2138        (when closure-p
2139          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2140  (unless lambda-expression
2141    (error "can't find a definition"))
2142        lambda-expression)))
2143
2144(defun load-verbose-prefix ()
2145  (with-output-to-string (s)
2146    (princ #\; s)
2147    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2148      (princ #\space s))))
2149
2150(defun jvm-compile (name &optional definition)
2151  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2152    (when name
2153      (format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2154      (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2155        (format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2156        (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2157      (unless (symbolp name)
2158        (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2159        (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2160    (unless definition
2161      (resolve name)
2162      (setf definition (fdefinition name))
2163      (when (compiled-function-p definition)
2164        (when name
2165          (format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2166        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2167    (handler-case
2168        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2169                              (symbol-package name)
2170                              *package*))
2171               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2172               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2173          (when (and name (functionp compiled-definition))
2174            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2175            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2176            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2177            (if (macro-function name)
2178                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2179                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2180          (when name
2181            (format t "~A Compiled ~S~%" prefix name))
2182          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2183      (error (c)
2184             (format t "Error: ~S~%" c)
2185             (when name (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2186             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2187
2188(defun jvm-compile-package (package-designator)
2189  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2190                 package-designator
2191                 (find-package package-designator))))
2192      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2193        (when (fboundp sym)
2194          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2195            ;; Force autoload to be resolved.
2196            (resolve sym)
2197            (let ((f (fdefinition sym)))
2198              (unless (compiled-function-p f)
2199                (jvm-compile sym)))))))
2200  t)
2201
2202(defun install-handler (fun &optional handler)
2203  (let ((handler (or handler
2204                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2205    (unless (and handler (fboundp handler))
2206      (error "no handler for ~S" fun))
2207    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2208
2209(mapc #'install-handler '(block
2210                          declare
2211                          function
2212                          go
2213                          if
2214                          multiple-value-list
2215                          progn
2216                          quote
2217                          return-from
2218                          setq
2219                          tagbody))
2220
2221(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2222(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2223(install-handler '+    'compile-plus)
2224(install-handler '-    'compile-minus)
2225
2226(defun process-optimization-declarations (forms)
2227  (let (alist ())
2228    (dolist (form forms)
2229      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2230        (return))
2231      (let ((decl (cadr form)))
2232        (when (eq (car decl) 'optimize)
2233          (dolist (spec (cdr decl))
2234            (let ((val 3)
2235                  (quantity spec))
2236              (if (consp spec)
2237                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2238              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2239                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2240    alist))
2241
2242(defun compile (name &optional definition)
2243  (if (consp name)
2244      (return-from compile (values name nil nil)))
2245  (if (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2246      (return-from compile (values name nil nil)))
2247  (unless definition
2248    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2249                         (fdefinition name))))
2250  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2251        (speed nil))
2252    (when (eq (car expr) 'lambda)
2253      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2254        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2255    (if (eql speed 3)
2256        (progn
2257          (precompile name definition)
2258          (jvm-compile name definition))
2259        (progn
2260          (precompile name definition)
2261          ))))
2262
2263(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2264  `(progn
2265     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2266     (compile ',name)
2267     ',name))
2268
2269(mapc #'jvm-compile '(pool-add
2270                      pool-find-entry
2271                      pool-name
2272                      pool-get
2273                      compile-form))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.