source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 4772

Last change on this file since 4772 was 4772, checked in by piso, 18 years ago

COMPILE-TEST: compile SYMBOLP inline.

File size: 78.2 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.31 2003-11-15 19:18:19 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        193 ; INSTANCEOF
606        )
607       (let ((index (pool-class (first args))))
608         (inst opcode (u2 index))))
609      ((16 ; BIPUSH
610        17 ; SIPUSH
611        )
612       (let ((n (first args)))
613         (cond ((= n 0)
614                (inst 3)) ; ICONST_0
615               ((= n 1)
616                (inst 4)) ; ICONST_1
617               ((= n 2)
618                (inst 5)) ; ICONST_2
619               ((= n 3)
620                (inst 6)) ; ICONST_3
621               ((= n 4)
622                (inst 7)) ; ICONST_4
623               ((= n 5)
624                (inst 8)) ; ICONST_5
625               ((<= -128 n 127)
626                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
627               (t ; SIPUSH
628                (inst 17 (u2 n))))))
629      (18 ; LDC
630       (unless (= (length args) 1)
631         (error "wrong number of args for LDC"))
632       (if (> (car args) 255)
633           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
634           (inst opcode args)))
635      (t
636       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
637
638;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
639(defun resolve-opcodes (code)
640  (map 'vector #'resolve-args code))
641
642(defun branch-opcode-p (opcode)
643  (member opcode
644    '(153 ; IFEQ
645      154 ; IFNE
646      165 ; IF_ACMPEQ
647      166 ; IF_ACMPNE
648      167 ; GOTO
649      )))
650
651(defun stack-effect (opcode)
652  (case opcode
653    ((25 ; ALOAD
654      42 ; ALOAD_0
655      43 ; ALOAD_1
656      44 ; ALOAD_2
657      45 ; ALOAD_3
658      )
659     1)
660    ((58 ; ASTORE
661      75 ; ASTORE_0
662      76 ; ASTORE_1
663      77 ; ASTORE_2
664      78 ; ASTORE_3
665      )
666     -1)
667    (50 ; AALOAD
668     -1)
669    (83 ; AASTORE
670     -3)
671    ((1 ; ACONST_NULL
672      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
673      16 ; BIPUSH
674      17 ; SIPUSH
675      )
676     1)
677    (18 ; LDC
678     1)
679    (178 ; GETSTATIC
680     1)
681    (179 ; PUTSTATIC
682     -1)
683    (189 ; ANEWARRAY
684     0)
685    (193 ; INSTANCEOF
686     0)
687    ((153 ; IFEQ
688      )
689     -1)
690    ((165 ; IF_ACMPEQ
691      166 ; IF_ACMPNE
692      )
693     -2)
694    ((167 ; GOTO
695      202 ; LABEL
696      )
697     0)
698    (89 ; DUP
699     1)
700    (95 ; SWAP
701     0)
702    (87 ; POP
703     -1)
704    (176 ; ARETURN
705     -1)
706    (177 ; RETURN
707     0)
708    (t
709     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%" opcode)
710     0)))
711
712(defun walk-code (code start-index depth)
713  (do* ((i start-index (1+ i))
714        (limit (length code)))
715       ((>= i limit) depth)
716    (let ((instruction (svref code i)))
717      (when (instruction-depth instruction)
718        (return-from walk-code))
719      (setf (instruction-depth instruction) depth)
720      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
721      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
722          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
723;;             (format t "target = ~S~%" target)
724            (walk-code code (symbol-value label) depth)
725            )
726          ()))))
727
728(defun analyze-stack ()
729  (sys::require-type *code* 'vector)
730  (dotimes (i (length *code*))
731    (let* ((instruction (svref *code* i))
732           (opcode (instruction-opcode instruction)))
733      (when (eql opcode 202)
734        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
735          (set label i)))
736      (unless (instruction-stack instruction)
737        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
738  (walk-code *code* 0 0)
739  (let ((max-stack 0))
740    (dotimes (i (length *code*))
741      (let ((instruction (svref *code* i)))
742        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
743;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
744    max-stack))
745
746(defun finalize-code ()
747  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
748
749(defun print-code()
750  (dotimes (i (length *code*))
751    (let ((instruction (svref *code* i)))
752      (format t "~A ~S~%"
753              (instr (instruction-opcode instruction))
754              (instruction-args instruction)))))
755
756(defun optimize-code ()
757  (when *debug*
758    (format t "----- before optimization -----~%")
759    (print-code))
760  (loop
761    (let ((changed-p nil))
762      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
763      (let ((branch-targets ()))
764        (dotimes (i (length *code*))
765          (let ((instruction (svref *code* i)))
766            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
767              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
768;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
769        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
770        (dotimes (i (length *code*))
771          (let ((instruction (svref *code* i)))
772            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
773              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
774                (unless (member label branch-targets)
775                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
776                  (setf changed-p t)))))))
777      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
778      (dotimes (i (length *code*))
779        (let ((instruction (svref *code* i)))
780          (when (and (< i (1- (length *code*)))
781                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
782                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
783                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
784                                   (eq (car (instruction-args instruction))
785                                       (car (instruction-args next-instruction))))
786                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
787                              (setf changed-p t))
788                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
789                              ;; One GOTO right after another.
790                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
791                              (setf changed-p t))
792                              ))))))
793      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
794      (unless changed-p
795          (return))))
796  (when *debug*
797    (format t "----- after optimization -----~%")
798    (print-code)))
799
800(defvar *max-stack*)
801
802;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
803(defun code-bytes (code)
804
805;;   (fresh-line)
806;;   (format t "-- begin code --~%")
807;;   (dotimes (i (length code))
808;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
809;;   (format t "--- end code ---~%")
810
811;;   ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
812;;   (let ((branch-targets ()))
813;;     (dotimes (i (length code))
814;;       (let ((instruction (svref code i)))
815;;         (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
816;;           (push branch-targets (car (instruction-args instruction))))))
817;;     (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
818
819;;     ;; Remove labels that are not used as branch targets.
820;;     (dotimes (i (length code))
821;;       (let ((instruction (svref code i)))
822;;         (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
823;;           (let ((label (car (instruction-args instruction))))
824;;             (unless (member label branch-targets)
825;;               (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
826
827;;   (dotimes (i (length code))
828;;     (let ((instruction (svref code i)))
829;;       (when (and (< i (1- (length code)))
830;;                  (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
831;;         (let ((next-instruction (svref code (1+ i))))
832;;           (when (and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
833;;                      (eq (car (instruction-args instruction))
834;;                          (car (instruction-args next-instruction))))
835;;             (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
836
837;;   (setf code (delete 0 code :key #'instruction-opcode))
838
839;;   (fresh-line)
840;;   (format t "-- begin code --~%")
841;;   (dotimes (i (length code))
842;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
843;;   (format t "--- end code ---~%")
844
845;;   (setf code (coerce code 'list))
846
847  ;; FIXME Do stack analysis here!
848;;   (setf *max-stack* (analyze-stack code))
849
850  (let ((code (resolve-opcodes code))
851        (length 0))
852    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
853    (dotimes (i (length code))
854      (let* ((instruction (aref code i))
855             (opcode (instruction-opcode instruction)))
856        (if (= opcode 202) ; LABEL
857            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
858              (set label length))
859            (incf length (opcode-size opcode)))))
860    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
861    (let ((index 0))
862      (dotimes (i (length code))
863        (let ((instruction (aref code i)))
864          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
865            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
866                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
867              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
868          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
869            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
870
871    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
872    (let ((bytes (make-array length))
873          (index 0))
874      (dotimes (i (length code))
875        (let ((instruction (aref code i)))
876          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
877            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
878            (incf index)
879            (dolist (byte (instruction-args instruction))
880              (setf (svref bytes index) byte)
881              (incf index)))))
882      bytes)))
883
884(defun write-u1 (n)
885  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
886
887(defun write-u2 (n)
888  (write-byte (ash n -8) *stream*)
889  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
890
891(defun write-u4 (n)
892  (write-u2 (ash n -16))
893  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
894
895(defun write-utf8 (string)
896  (dotimes (i (length string))
897    (write-u1 (char-int (char string i)))))
898
899(defun write-cp-entry (entry)
900  (write-u1 (first entry))
901  (case (first entry)
902    (1
903     (write-u2 (second entry))
904     (write-utf8 (third entry)))
905    ((5 6)
906     (write-u4 (second entry))
907     (write-u4 (third entry)))
908    ((9 10 11 12)
909     (write-u2 (second entry))
910     (write-u2 (third entry)))
911    ((7 8)
912     (write-u2 (second entry)))
913    (t
914     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
915  ))
916
917(defun write-pool ()
918  (write-u2 *pool-count*)
919  (dolist (entry (reverse *pool*))
920    (write-cp-entry entry)))
921
922(defstruct field
923  access-flags
924  name
925  descriptor
926  name-index
927  descriptor-index)
928
929(defstruct method
930  access-flags
931  name
932  descriptor
933  name-index
934  descriptor-index
935  max-stack
936  max-locals
937  code)
938
939(defun make-constructor (super name args body)
940  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
941                                   :descriptor "()V"))
942         (*code* ()))
943    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
944    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
945    (setf (method-max-locals constructor) 1)
946    (cond (*hairy-arglist-p*
947           (emit 'aload_0) ;; this
948           (emit 'aconst_null) ;; name
949           (let ((s (format nil "~S" args)))
950             (emit 'ldc
951                   (pool-string s))
952             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
953                                "readObjectFromString"
954                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
955                                0))
956           (emit-push-nil) ;; body
957           (emit 'aconst_null) ;; environment
958           (emit-invokespecial super
959                               "<init>"
960                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
961                               -4))
962          (t
963           (emit 'aload_0)
964           (emit-invokespecial super
965                               "<init>"
966                               "()V"
967                               0)))
968    (setf *code* (append *static-code* *code*))
969    (emit 'return)
970    (finalize-code)
971    (optimize-code)
972    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
973    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
974    constructor))
975
976(defun write-code-attr (method)
977  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
978         (code (method-code method))
979         (code-length (length code))
980         (length (+ code-length 12))
981         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
982         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
983    (write-u2 name-index)
984    (write-u4 length)
985    (write-u2 max-stack)
986    (write-u2 max-locals)
987    (write-u4 code-length)
988    (dotimes (i code-length)
989      (write-u1 (svref code i)))
990    (write-u2 0) ; exception table length
991    (write-u2 0) ; attributes count
992    ))
993
994(defun write-method (method)
995  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
996  (write-u2 (method-name-index method))
997  (write-u2 (method-descriptor-index method))
998  (write-u2 1) ; attributes count
999  (write-code-attr method))
1000
1001(defun write-field (field)
1002  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1003  (write-u2 (field-name-index field))
1004  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1005  (write-u2 0)) ; attributes count
1006
1007(defun declare-field (name descriptor)
1008  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1009    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1010    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1011    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1012    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1013
1014(defun sanitize (symbol)
1015  (let* ((input (symbol-name symbol))
1016         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1017    (dotimes (i (length input))
1018      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1019        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1020               (vector-push c output))
1021              ((eql c #\-)
1022               (vector-push #\_ output)))))
1023    (when (plusp (length output))
1024      output)))
1025
1026(defvar *declared-symbols* ())
1027(defvar *declared-functions* ())
1028
1029(defun declare-symbol (symbol)
1030  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1031    (unless g
1032      (let ((*code* *static-code*)
1033            (s (sanitize symbol)))
1034        (setq g (symbol-name (gensym)))
1035        (when s
1036          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1037        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1038        (emit 'ldc
1039              (pool-string (symbol-name symbol)))
1040        (emit 'ldc
1041              (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1042        (emit-invokestatic +lisp-class+
1043                           "internInPackage"
1044                           "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1045                           -1)
1046        (emit 'putstatic
1047              *this-class*
1048              g
1049              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1050        (setq *static-code* *code*)
1051        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1052    g))
1053
1054(defun declare-function (symbol)
1055  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1056    (unless f
1057      (setf f (symbol-name (gensym)))
1058      (let ((s (sanitize symbol)))
1059        (when s
1060          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1061      (let ((*code* *static-code*)
1062            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1063        (cond (g
1064               (emit 'getstatic
1065                     *this-class*
1066                     g
1067                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1068              (t
1069               (emit 'ldc
1070                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1071               (emit 'ldc
1072                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1073               (emit-invokestatic +lisp-class+
1074                                  "internInPackage"
1075                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1076                                  -1)))
1077        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1078        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1079                            "getSymbolFunctionOrDie"
1080                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1081                            0)
1082        (emit 'putstatic
1083              *this-class*
1084              f
1085              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1086        (setq *static-code* *code*)
1087        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1088    f))
1089
1090(defun declare-keyword (symbol)
1091  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1092        (*code* *static-code*))
1093    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1094    (emit 'ldc
1095          (pool-string (symbol-name symbol)))
1096    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1097                       "internKeyword"
1098                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1099                       0)
1100    (emit 'putstatic
1101          *this-class*
1102          g
1103          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1104    (setq *static-code* *code*)
1105    g))
1106
1107(defun declare-object-as-string (obj)
1108  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1109        (s (format nil "~S" obj))
1110        (*code* *static-code*))
1111    (declare-field g +lisp-object+)
1112    (emit 'ldc
1113          (pool-string s))
1114    (emit-invokestatic +lisp-class+
1115                       "readObjectFromString"
1116                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1117                       0)
1118    (emit 'putstatic
1119          *this-class*
1120          g
1121          +lisp-object+)
1122    (setq *static-code* *code*)
1123    g))
1124
1125(defun declare-object (obj)
1126  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1127    (sys::remember key obj)
1128    (let* ((g1 (declare-string key))
1129           (g2 (symbol-name (gensym)))
1130           (*code* *static-code*))
1131      (declare-field g2 +lisp-object+)
1132      (emit 'getstatic
1133            *this-class*
1134            g1
1135            +lisp-string+)
1136      (emit 'dup)
1137      (emit-invokestatic +lisp-class+
1138                         "recall"
1139                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1140                         0)
1141      (emit 'putstatic
1142            *this-class*
1143            g2
1144            +lisp-object+)
1145      (emit-invokestatic +lisp-class+
1146                         "forget"
1147                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1148                         -1)
1149      (setq *static-code* *code*)
1150      g2)))
1151
1152(defun declare-string (string)
1153  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1154        (*code* *static-code*))
1155    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1156    (emit 'ldc
1157          (pool-string string))
1158    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1159                       "getInstance"
1160                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1161                       0)
1162    (emit 'putstatic
1163          *this-class*
1164          g
1165          +lisp-string+)
1166    (setq *static-code* *code*)
1167    g))
1168
1169(defun compile-constant (form)
1170  (cond
1171   ((sys::fixnump form)
1172    (let ((n form))
1173      (cond ((zerop n)
1174             (emit 'getstatic
1175                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1176                   "ZERO"
1177                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1178             (emit-store-value))
1179            ((= n 1)
1180             (emit 'getstatic
1181                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1182                   "ONE"
1183                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1184             (emit-store-value))
1185            ((= n 2)
1186             (emit 'getstatic
1187                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1188                   "TWO"
1189                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1190             (emit-store-value))
1191            (t
1192             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1193               (emit 'getstatic
1194                     *this-class*
1195                     g
1196                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1197               (emit-store-value))))))
1198   ((numberp form)
1199    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1200      (emit 'getstatic
1201            *this-class*
1202            g
1203            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1204      (emit-store-value)))
1205   ((vectorp form)
1206    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1207      (emit 'getstatic
1208            *this-class*
1209            g
1210            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1211      (emit-store-value)))
1212   ((stringp form)
1213    (let ((g (declare-string form)))
1214      (emit 'getstatic
1215            *this-class*
1216            g
1217            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1218      (emit-store-value)))
1219   ((characterp form)
1220    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1221      (emit 'getstatic
1222            *this-class*
1223            g
1224            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1225      (emit-store-value)))
1226   ((symbolp form)
1227    (when (null (symbol-package form))
1228      ;; An uninterned symbol.
1229      (let ((g (declare-object form)))
1230        (emit 'getstatic
1231              *this-class*
1232              g
1233              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1234        (emit-store-value))))
1235   (t
1236    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1237
1238(defun compile-binary-operation (op args)
1239  (compile-form (first args))
1240  (unless (remove-store-value)
1241    (emit-push-value))
1242  (compile-form (second args))
1243  (unless (remove-store-value)
1244    (emit-push-value))
1245  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1246                      op
1247                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1248                      -1)
1249  (emit-store-value))
1250
1251(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1252
1253(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1254(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1255(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1256(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1257(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1258(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1259(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1260(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1261(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1262(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1263(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1264(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1265(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1266(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1267(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1268(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1269(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1270(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1271(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1272(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1273(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1274(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1275(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1276(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1277(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1278(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1279(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1280(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1281(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1282(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1283(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1284(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1285(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1286(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1287(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1288
1289
1290(defun compile-function-call-1 (fun args)
1291  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1292    (when s
1293      (compile-form (first args))
1294      (emit-invoke-method s)
1295      (return-from compile-function-call-1 t)))
1296    nil)
1297
1298(defun compile-function-call-2 (fun args)
1299  (case fun
1300    (EQ
1301     (compile-form (first args))
1302     (unless (remove-store-value)
1303       (emit-push-value))
1304     (compile-form (second args))
1305     (unless (remove-store-value)
1306       (emit-push-value))
1307     (let ((label1 (gensym))
1308           (label2 (gensym)))
1309       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1310       (emit-push-nil)
1311       (emit 'goto `,label2)
1312       (emit 'label `,label1)
1313       (emit-push-t)
1314       (emit 'label `,label2))
1315     (emit-store-value)
1316     t)
1317    (EQL
1318     (compile-binary-operation "EQL" args)
1319     t)
1320    (+
1321     (compile-binary-operation "add" args)
1322     t)
1323    (-
1324     (compile-binary-operation "subtract" args)
1325     t)
1326    (/
1327     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1328     t)
1329    (*
1330     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1331     t)
1332    (<
1333     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1334     t)
1335    (<=
1336     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1337     t)
1338    (>
1339     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1340     t)
1341    (>=
1342     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1343     t)
1344    (=
1345     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1346     t)
1347    (/=
1348     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1349     t)
1350    (AREF
1351     (compile-binary-operation "AREF" args)
1352     t)
1353    (LIST
1354     (compile-form (first args))
1355     (unless (remove-store-value)
1356       (emit-push-value))
1357     (compile-form (second args))
1358     (unless (remove-store-value)
1359       (emit-push-value))
1360     (emit-invokestatic +lisp-class+
1361                        "list2"
1362                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1363                        -1)
1364     (emit-store-value)
1365     t)
1366    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1367     (compile-binary-operation "typep" args))
1368    (t
1369     nil)))
1370
1371(defun compile-function-call-3 (fun args)
1372  (case fun
1373    (LIST
1374     (compile-form (first args))
1375     (unless (remove-store-value)
1376       (emit-push-value))
1377     (compile-form (second args))
1378     (unless (remove-store-value)
1379       (emit-push-value))
1380     (compile-form (third args))
1381     (unless (remove-store-value)
1382       (emit-push-value))
1383     (emit-invokestatic +lisp-class+
1384                        "list3"
1385                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1386                        -2)
1387     (emit-store-value)
1388     t)
1389    (t
1390     nil)))
1391
1392(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1393                                    (find-package "SYSTEM")
1394                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1395
1396(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1397;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1398  (unless (symbolp fun)
1399    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1400  (let ((numargs (length args)))
1401    (cond ((= numargs 1)
1402           (when (compile-function-call-1 fun args)
1403             (return-from compile-function-call)))
1404          ((= numargs 2)
1405           (when (compile-function-call-2 fun args)
1406             (return-from compile-function-call)))
1407          ((= numargs 3)
1408           (when (compile-function-call-3 fun args)
1409             (return-from compile-function-call))))
1410
1411    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1412    ;; compiled function!
1413    (resolve fun)
1414
1415    (cond
1416     ((eq fun *defun-name*)
1417      (emit 'aload 0)) ; this
1418     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1419      (let ((f (declare-function fun)))
1420        (emit 'getstatic
1421              *this-class*
1422              f
1423              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1424     (t
1425      (let ((g (declare-symbol fun)))
1426        (emit 'getstatic
1427              *this-class*
1428              g
1429              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1430      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1431                          "getSymbolFunctionOrDie"
1432                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1433                          0)))
1434    (case numargs
1435      (0
1436       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1437                           "execute"
1438                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1439                           0))
1440      (1
1441       (compile-form (first args))
1442       (unless (remove-store-value)
1443         (emit-push-value))
1444       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1445                           "execute"
1446                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1447                           -1))
1448      (2
1449       (compile-form (first args))
1450       (unless (remove-store-value)
1451         (emit-push-value))
1452       (compile-form (second args))
1453       (unless (remove-store-value)
1454         (emit-push-value))
1455       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1456                           "execute"
1457                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1458                           -2))
1459      (3
1460       (compile-form (first args))
1461       (unless (remove-store-value)
1462         (emit-push-value))
1463       (compile-form (second args))
1464       (unless (remove-store-value)
1465         (emit-push-value))
1466       (compile-form (third args))
1467       (unless (remove-store-value)
1468         (emit-push-value))
1469       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1470                           "execute"
1471                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1472                           -3))
1473      (t
1474       (emit 'sipush (length args))
1475       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1476       (let ((i 0))
1477         (dolist (form args)
1478           (emit 'dup)
1479           (emit 'sipush i)
1480           (compile-form form)
1481           (unless (remove-store-value)
1482             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1483           (emit 'aastore) ; store value in array
1484           (incf i))) ; array left on stack here
1485       ;; Stack: function array-ref
1486       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1487                           "execute"
1488                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1489                           -1)))
1490    (if for-effect
1491        (emit 'pop)
1492        (emit-store-value))))
1493
1494(defun compile-test (form)
1495  ;; Use a Java boolean if possible.
1496  (when (consp form)
1497    (case (length form)
1498      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1499           (compile-form (second form))
1500           (unless (remove-store-value)
1501             (emit-push-value))
1502           (emit-push-nil)
1503           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1504         (when (eq (car form) 'SYMBOLP)
1505           (compile-form (second form))
1506           (unless (remove-store-value)
1507             (emit-push-value))
1508           (emit 'instanceof +lisp-symbol-class+)
1509           (return-from compile-test 'ifeq))
1510         (let ((s (cdr (assq (car form)
1511                             '((ATOM      . "atom")
1512                               (EVENP     . "evenp")
1513                               (FLOATP    . "floatp")
1514                               (INTEGERP  . "integerp")
1515                               (MINUSP    . "minusp")
1516                               (LISTP     . "listp")
1517                               (NUMBERP   . "numberp")
1518                               (ODDP      . "oddp")
1519                               (PLUSP     . "plusp")
1520                               (RATIONALP . "rationalp")
1521                               (REALP     . "realp")
1522                               (VECTORP   . "vectorp")
1523                               (ZEROP     . "zerop")
1524                               )))))
1525           (when s
1526             (compile-form (second form))
1527             (unless (remove-store-value)
1528               (emit-push-value))
1529             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1530                                 s
1531                                 "()Z"
1532                                 0)
1533             (return-from compile-test 'ifeq))))
1534      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1535           (compile-form (second form))
1536           (unless (remove-store-value)
1537             (emit-push-value))
1538           (compile-form (third form))
1539           (unless (remove-store-value)
1540             (emit-push-value))
1541           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1542         (let ((s (cdr (assq (car form)
1543                             '((=      . "isEqualTo")
1544                               (/=     . "isNotEqualTo")
1545                               (<      . "isLessThan")
1546                               (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1547                               (>      . "isGreaterThan")
1548                               (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1549                               (EQL    . "eql")
1550                               (EQUAL  . "equal")
1551                               (EQUALP . "equalp")
1552                               )))))
1553           (when s
1554             (compile-form (second form))
1555             (unless (remove-store-value)
1556               (emit-push-value))
1557             (compile-form (third form))
1558             (unless (remove-store-value)
1559               (emit-push-value))
1560             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1561                                 s
1562                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1563                                 -1)
1564             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1565  ;; Otherwise...
1566  (compile-form form)
1567  (unless (remove-store-value)
1568    (emit-push-value))
1569  (emit-push-nil)
1570  'if_acmpeq)
1571
1572(defun compile-if (form for-effect)
1573  (let* ((test (second form))
1574         (consequent (third form))
1575         (alternate (fourth form))
1576         (label1 (gensym))
1577         (label2 (gensym))
1578         (instr (compile-test test)))
1579    (emit-clear-values)
1580    (emit instr `,label1)
1581    (compile-form consequent for-effect)
1582    (emit 'goto `,label2)
1583    (emit 'label `,label1)
1584    (compile-form alternate for-effect)
1585    (emit 'label `,label2)))
1586
1587(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1588  (compile-form (second form))
1589  (unless (remove-store-value)
1590    (emit-push-value))
1591  (emit-invokestatic +lisp-class+
1592                     "multipleValueList"
1593                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1594                     0)
1595  (emit-store-value))
1596
1597(defun compile-let/let* (form for-effect)
1598  (let* ((saved-fp (fill-pointer *locals*))
1599         (varlist (second form))
1600         (specialp nil)
1601         env-var)
1602    ;; Are we going to bind any special variables?
1603    (dolist (varspec varlist)
1604      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1605        (when (special-variable-p var)
1606          (setq specialp t)
1607          (return))))
1608    ;; If so...
1609    (when specialp
1610      ;; Save current dynamic environment.
1611      (setq env-var (vector-push nil *locals*))
1612      (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1613      (ensure-thread-var-initialized)
1614      (emit 'aload *thread*)
1615      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1616                          "getDynamicEnvironment"
1617                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1618                          0)
1619      (emit 'astore env-var))
1620    (ecase (car form)
1621      (LET
1622       (compile-let-vars varlist))
1623      (LET*
1624       (compile-let*-vars varlist)))
1625    ;; Body of LET.
1626    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1627        ((null (cdr body))
1628         (compile-form (car body) nil))
1629      (compile-form (car body) t))
1630    (when specialp
1631      ;; Restore dynamic environment.
1632      (emit 'aload *thread*)
1633      (emit 'aload env-var)
1634      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1635                          "setDynamicEnvironment"
1636                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1637                          -2))
1638    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1639    ;; bindings will again be available.
1640    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1641
1642(defun compile-let-vars (varlist)
1643  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1644  ;; on the stack.
1645  (let ((last-push-was-nil nil))
1646    (dolist (varspec varlist)
1647      (let (var initform)
1648        (if (consp varspec)
1649            (setq var (car varspec)
1650                  initform (cadr varspec))
1651            (setq var varspec
1652                  initform nil))
1653        (cond (initform
1654               (compile-form initform)
1655               (emit-push-value)
1656               (setf last-push-was-nil nil))
1657              (t
1658               (if last-push-was-nil
1659                   (emit 'dup)
1660                   (emit-push-nil))
1661               (setf last-push-was-nil t))))))
1662  ;; Add local variables to local variables vector.
1663  (dolist (varspec varlist)
1664    (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1665      (unless (special-variable-p var)
1666        (vector-push var *locals*))))
1667  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1668  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1669  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1670  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1671  ;; in reverse order.
1672  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1673        (varspec (car varlist) (car varlist))
1674        (var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1675        (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1676       ((null varlist))
1677    (cond ((special-variable-p var)
1678           (let ((g (declare-symbol var)))
1679             (emit 'getstatic
1680                   *this-class*
1681                   g
1682                   "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1683             (emit 'swap)
1684             (emit-invokestatic +lisp-class+
1685                                "bindSpecialVariable"
1686                                "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1687                                -2)))
1688          (t
1689           (emit 'astore i)))))
1690
1691(defun compile-let*-vars (varlist)
1692  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1693  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1694    (dolist (varspec varlist)
1695      (let (var initform)
1696        (if (consp varspec)
1697            (setq var (car varspec)
1698                  initform (cadr varspec))
1699            (setq var varspec
1700                  initform nil))
1701        (cond (initform
1702               (compile-form initform)
1703               (emit-push-value))
1704              (t
1705               (emit-push-nil)))
1706        (cond ((special-variable-p var)
1707               (let ((g (declare-symbol var)))
1708                 (emit 'getstatic
1709                       *this-class*
1710                       g
1711                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1712                 (emit 'swap)
1713                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1714                                    "bindSpecialVariable"
1715                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1716                                    -2)))
1717              (t
1718               (emit 'astore i)
1719               (vector-push var *locals*)
1720               (incf i))))))
1721  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1722
1723(defvar *tags* ())
1724
1725(defstruct tag name label)
1726
1727(defun label-for-tag (name)
1728  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1729;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1730    (when index
1731      (tag-label (aref *tags* index)))))
1732
1733(defun compile-tagbody (form for-effect)
1734  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1735        (body (cdr form)))
1736    ;; Scan for tags.
1737    (dolist (f body)
1738      (when (atom f)
1739        (let ((name f)
1740              (label (gensym)))
1741          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1742    (dolist (f body)
1743      (cond ((atom f)
1744             (let ((label (label-for-tag f)))
1745               (unless label
1746                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1747               (emit 'label label)))
1748            (t
1749             (compile-form f t))))
1750    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1751  ;; TAGBODY returns NIL.
1752  (emit-push-nil)
1753  (emit-store-value))
1754
1755(defun compile-go (form for-effect)
1756  (let* ((name (cadr form))
1757         (label (label-for-tag name)))
1758    (unless label
1759      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1760  (emit 'goto label)))
1761
1762(defun compile-block (form for-effect)
1763   (let* ((rest (cdr form))
1764          (block-label (car rest))
1765          (block-exit (gensym))
1766          (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1767     (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1768         ((null forms))
1769       (compile-form (car forms) (cdr forms)))
1770     (emit 'label `,block-exit)))
1771
1772(defun compile-progn (form for-effect)
1773  (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1774      ((null forms))
1775    (compile-form (car forms) (cdr forms))))
1776
1777(defun compile-setq (form for-effect)
1778  (unless (= (length form) 3)
1779    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1780  (let* ((rest (cdr form))
1781         (sym (car rest))
1782         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1783    (when index
1784      (compile-form (cadr rest))
1785      (unless (remove-store-value)
1786        (emit-push-value))
1787      (cond (for-effect
1788             (emit 'astore index))
1789            (t
1790             (emit 'dup)
1791             (emit 'astore index)
1792             (emit-store-value)))
1793      (return-from compile-setq))
1794    ;; index is NIL, look in *args* ...
1795    (setq index (position sym *args*))
1796    (when index
1797      (cond (*using-arg-array*
1798             (emit 'aload 1)
1799             (emit 'bipush index)
1800             (compile-form (cadr rest))
1801             (emit-push-value)
1802             (emit 'aastore))
1803            (t
1804             (compile-form (cadr rest))
1805             (emit-push-value)
1806             (emit 'astore (1+ index))))
1807      (return-from compile-setq))
1808    ;; still not found
1809    ;; must be a global variable
1810    (let ((g (declare-symbol sym)))
1811      (emit 'getstatic
1812            *this-class*
1813            g
1814            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1815      (compile-form (cadr rest))
1816      (unless (remove-store-value)
1817        (emit-push-value))
1818      (emit-invokestatic +lisp-class+
1819                         "setSpecialVariable"
1820                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1821                         -1)
1822      (emit-store-value))))
1823
1824(defun compile-quote (form for-effect)
1825   (let ((obj (second form)))
1826     (cond ((null obj)
1827            (emit-push-nil)
1828            (emit-store-value))
1829           ((symbolp obj)
1830            (if (symbol-package obj)
1831                (let ((g (declare-symbol obj)))
1832                  (emit 'getstatic
1833                        *this-class*
1834                        g
1835                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1836                  (emit-store-value))
1837                (compile-constant obj)))
1838           ((listp obj)
1839            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1840              (emit 'getstatic
1841                    *this-class*
1842                    g
1843                    +lisp-object+)
1844              (emit-store-value)))
1845           ((constantp obj)
1846            (compile-constant obj))
1847           (t
1848            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
1849
1850(defun compile-declare (form for-effect)
1851  ;; Nothing to do.
1852  )
1853
1854(defun compile-function (form for-effect)
1855   (let ((obj (second form)))
1856     (cond ((symbolp obj)
1857            (let ((g (declare-symbol obj)))
1858              (emit 'getstatic
1859                    *this-class*
1860                    g
1861                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1862              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1863                                  "getSymbolFunctionOrDie"
1864                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1865                                  0)
1866              (emit-store-value)))
1867           #+nil
1868           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
1869            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
1870            ;; and pass it to coerceToFunction().
1871            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1872              (emit 'getstatic
1873                    *this-class*
1874                    g
1875                    +lisp-object+)
1876              (emit-invokestatic +lisp-class+
1877                                 "coerceToFunction"
1878                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
1879                                 0)
1880              (emit-store-value)))
1881           (t
1882            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
1883
1884(defun compile-return-from (form for-effect)
1885   (let* ((rest (cdr form))
1886          (block-label (car rest))
1887          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
1888          (result-form (cadr rest)))
1889     (unless block-exit
1890       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
1891     (compile-form result-form)
1892     (emit 'goto `,block-exit)))
1893
1894(defun compile-plus (form for-effect)
1895  (let* ((args (cdr form))
1896         (len (length args)))
1897    (case len
1898      (2
1899       (let ((first (first args))
1900             (second (second args)))
1901         (cond
1902          ((eql first 1)
1903           (compile-form second)
1904           (emit-invoke-method "incr"))
1905          ((eql second 1)
1906           (compile-form first)
1907           (emit-invoke-method "incr"))
1908          (t
1909           (compile-binary-operation "add" args)))))
1910      (t
1911       (compile-function-call '+ args)))))
1912
1913(defun compile-minus (form for-effect)
1914  (let* ((args (cdr form))
1915         (len (length args)))
1916    (case len
1917      (2
1918       (let ((first (first args))
1919             (second (second args)))
1920         (cond
1921          ((eql second 1)
1922           (compile-form first)
1923           (emit-invoke-method "decr"))
1924          (t
1925           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
1926      (t
1927       (compile-function-call '- args)))))
1928
1929(defun compile-variable-ref (form)
1930  (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
1931    (when index
1932      (emit 'aload index)
1933      (emit-store-value)
1934      (return-from compile-variable-ref)))
1935  ;; Not found in locals; look in args.
1936  (let ((index (position form *args*)))
1937    (when index
1938      (cond (*using-arg-array*
1939             (emit 'aload 1)
1940             (emit 'bipush index)
1941             (emit 'aaload)
1942             (emit-store-value)
1943             (return-from compile-variable-ref))
1944            (t
1945             (emit 'aload (1+ index))
1946             (emit-store-value)
1947             (return-from compile-variable-ref)))))
1948
1949  ;; Otherwise it must be a global variable.
1950  (let ((g (declare-symbol form)))
1951    (emit 'getstatic
1952          *this-class*
1953          g
1954          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1955    (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1956                        "symbolValue"
1957                        "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1958                        0)
1959    (emit-store-value)
1960    (return-from compile-variable-ref)))
1961
1962;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
1963(defun compile-form (form &optional for-effect)
1964  (cond
1965   ((consp form)
1966    (let ((op (car form))
1967          (args (cdr form)))
1968      (when (macro-function op)
1969        (compile-form (macroexpand form))
1970        (return-from compile-form))
1971      (when (symbolp op)
1972        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
1973          (when handler
1974            (funcall handler form for-effect)
1975            (return-from compile-form))))
1976      (cond
1977       ((special-operator-p op)
1978        (error "COMPILE-FORM unhandled special operator ~S" op))
1979       (t ; Function call.
1980        (compile-function-call op args for-effect)))))
1981   ((eq form '())
1982    (unless for-effect
1983      (emit-push-nil)
1984      (emit-store-value)))
1985   ((eq form t)
1986    (unless for-effect
1987      (emit-push-t)
1988      (emit-store-value)))
1989   ((symbolp form)
1990    (when (keywordp form)
1991      (let ((g (declare-keyword form)))
1992        (emit 'getstatic
1993              *this-class*
1994              g
1995              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1996      (emit-store-value)
1997      (return-from compile-form))
1998
1999    (compile-variable-ref form))
2000   ((constantp form)
2001    (unless for-effect
2002      (compile-constant form)))
2003   (t
2004    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
2005
2006;; Returns descriptor.
2007(defun analyze-args (args)
2008  (assert (not (memq '&AUX args)))
2009  (when (or (memq '&KEY args)
2010            (memq '&OPTIONAL args)
2011            (memq '&REST args))
2012    (setq *using-arg-array* t)
2013    (setq *hairy-arglist-p* t)
2014    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2015  (case (length args)
2016    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2017    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2018    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2019    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2020    (t (setq *using-arg-array* t)
2021       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2022
2023(defun compile-defun (name form)
2024  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2025    (return-from compile-defun nil))
2026  (setf form (precompile-form form t))
2027  (let* ((*defun-name* name)
2028         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2029         (*declared-functions* (make-hash-table))
2030         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2031         (args (cadr form))
2032         (body (cddr form))
2033         (*using-arg-array* nil)
2034         (*hairy-arglist-p* nil)
2035         (descriptor (analyze-args args))
2036         (execute-method (make-method :name "execute"
2037                                      :descriptor descriptor))
2038         (*code* ())
2039         (*static-code* ())
2040         (*fields* ())
2041         (*blocks* ())
2042         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2043         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2044         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2045         (*max-locals* 0)
2046         (*pool* ())
2047         (*pool-count* 1)
2048         (*val* nil)
2049         (*thread* nil)
2050         (*thread-var-initialized* nil))
2051    (setf (method-name-index execute-method)
2052          (pool-name (method-name execute-method)))
2053    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2054          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2055    (if *hairy-arglist-p*
2056        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2057               (vars (sys::varlist fun)))
2058          (dolist (var vars)
2059            (vector-push var *args*)))
2060        (dolist (arg args)
2061          (vector-push arg *args*)))
2062    (if *using-arg-array*
2063        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2064        ;; first available slot is 2.
2065        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2066        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2067        ;; for args.
2068        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2069    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2070    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2071    (incf (fill-pointer *locals*))
2072    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2073    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2074    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2075    (incf (fill-pointer *locals*))
2076    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2077    (when *hairy-arglist-p*
2078      (emit 'aload_0)
2079      (emit 'aload_1)
2080      (emit-invokevirtual *this-class*
2081                          "processArgs"
2082                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2083                          -1)
2084      (emit 'astore_1))
2085    (dolist (f body)
2086      (compile-form f))
2087    (unless (remove-store-value)
2088      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2089    (emit 'areturn)
2090    (finalize-code)
2091    (optimize-code)
2092    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2093    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2094;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2095    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2096
2097    (let* ((super
2098            (if *hairy-arglist-p*
2099                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2100                (case (length args)
2101                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2102                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2103                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2104                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2105                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2106           (this-index (pool-class *this-class*))
2107           (super-index (pool-class super))
2108           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2109      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2110
2111      ;; Write class file (out.class in current directory).
2112      (with-open-file (*stream* "out.class"
2113                                :direction :output
2114                                :element-type 'unsigned-byte
2115                                :if-exists :supersede)
2116        (write-u4 #xCAFEBABE)
2117        (write-u2 3)
2118        (write-u2 45)
2119        (write-pool)
2120        ;; access flags
2121        (write-u2 #x21)
2122        (write-u2 this-index)
2123        (write-u2 super-index)
2124        ;; interfaces count
2125        (write-u2 0)
2126        ;; fields count
2127        (write-u2 (length *fields*))
2128        ;; fields
2129        (dolist (field *fields*)
2130          (write-field field))
2131        ;; methods count
2132        (write-u2 2)
2133        ;; methods
2134        (write-method execute-method)
2135        (write-method constructor)
2136        ;; attributes count
2137        (write-u2 0))))
2138  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2139
2140(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2141  (if (and (consp definition-designator)
2142           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2143      definition-designator
2144      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2145        (function-lambda-expression definition-designator)
2146        (when closure-p
2147          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2148  (unless lambda-expression
2149    (error "can't find a definition"))
2150        lambda-expression)))
2151
2152(defun load-verbose-prefix ()
2153  (with-output-to-string (s)
2154    (princ #\; s)
2155    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2156      (princ #\space s))))
2157
2158(defun jvm-compile (name &optional definition)
2159  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2160    (when name
2161      (format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2162      (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2163        (format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2164        (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2165      (unless (symbolp name)
2166        (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2167        (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2168    (unless definition
2169      (resolve name)
2170      (setf definition (fdefinition name))
2171      (when (compiled-function-p definition)
2172        (when name
2173          (format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2174        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2175    (handler-case
2176        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2177                              (symbol-package name)
2178                              *package*))
2179               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2180               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2181          (when (and name (functionp compiled-definition))
2182            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2183            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2184            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2185            (if (macro-function name)
2186                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2187                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2188          (when name
2189            (format t "~A Compiled ~S~%" prefix name))
2190          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2191      (error (c)
2192             (format t "Error: ~S~%" c)
2193             (when name (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2194             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2195
2196(defun jvm-compile-package (package-designator)
2197  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2198                 package-designator
2199                 (find-package package-designator))))
2200      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2201        (when (fboundp sym)
2202          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2203            ;; Force autoload to be resolved.
2204            (resolve sym)
2205            (let ((f (fdefinition sym)))
2206              (unless (compiled-function-p f)
2207                (jvm-compile sym)))))))
2208  t)
2209
2210(defun install-handler (fun &optional handler)
2211  (let ((handler (or handler
2212                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2213    (unless (and handler (fboundp handler))
2214      (error "no handler for ~S" fun))
2215    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2216
2217(mapc #'install-handler '(block
2218                          declare
2219                          function
2220                          go
2221                          if
2222                          multiple-value-list
2223                          progn
2224                          quote
2225                          return-from
2226                          setq
2227                          tagbody))
2228
2229(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2230(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2231(install-handler '+    'compile-plus)
2232(install-handler '-    'compile-minus)
2233
2234(defun process-optimization-declarations (forms)
2235  (let (alist ())
2236    (dolist (form forms)
2237      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2238        (return))
2239      (let ((decl (cadr form)))
2240        (when (eq (car decl) 'optimize)
2241          (dolist (spec (cdr decl))
2242            (let ((val 3)
2243                  (quantity spec))
2244              (if (consp spec)
2245                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2246              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2247                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2248    alist))
2249
2250(defun compile (name &optional definition)
2251  (if (consp name)
2252      (return-from compile (values name nil nil)))
2253  (if (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2254      (return-from compile (values name nil nil)))
2255  (unless definition
2256    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2257                         (fdefinition name))))
2258  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2259        (speed nil))
2260    (when (eq (car expr) 'lambda)
2261      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2262        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2263    (if (eql speed 3)
2264        (progn
2265          (precompile name definition)
2266          (jvm-compile name definition))
2267        (progn
2268          (precompile name definition)
2269          ))))
2270
2271(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2272  `(progn
2273     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2274     (compile ',name)
2275     ',name))
2276
2277(mapc #'jvm-compile '(pool-add
2278                      pool-find-entry
2279                      pool-name
2280                      pool-get
2281                      compile-form))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.