source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 4773

Last change on this file since 4773 was 4773, checked in by piso, 18 years ago

COMPILE-TEST: compile ATOM and CONSP inline.

File size: 78.7 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.32 2003-11-15 20:06:02 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(defconstant +lisp-cons-class+ "org/armedbear/lisp/Cons")
474
475(defun emit-push-nil ()
476  (emit 'getstatic
477        +lisp-class+
478        "NIL"
479        +lisp-object+))
480
481(defun emit-push-t ()
482  (emit 'getstatic
483        +lisp-class+
484        "T"
485        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
486
487(defun emit-invokestatic (class-name method-name descriptor stack)
488  (assert stack)
489  (let ((instruction (emit 'invokestatic class-name method-name descriptor)))
490    (setf (instruction-stack instruction) stack)
491    (assert (eql (instruction-stack instruction) stack))))
492
493(defun emit-invokespecial (class-name method-name descriptor stack)
494  (let ((instruction (emit 'invokespecial class-name method-name descriptor)))
495    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
496
497(defun emit-invokevirtual (class-name method-name descriptor stack)
498  (let ((instruction (emit 'invokevirtual class-name method-name descriptor)))
499    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
500
501;; Index of local variable used to hold the current thread.
502(defvar *thread* nil)
503(defvar *thread-var-initialized* nil)
504
505(defun ensure-thread-var-initialized ()
506  (unless *thread-var-initialized*
507    ;; Put the code to initialize the local at the very beginning of the
508    ;; function, to guarantee that the local gets initialized even if the code
509    ;; at our current location is never executed, since the local may be
510    ;; referenced elsewhere too.
511    (let ((code *code*))
512      (setf *code* ())
513      (emit-invokestatic +lisp-thread-class+
514                         "currentThread"
515                         "()Lorg/armedbear/lisp/LispThread;"
516                         1)
517      (emit 'astore *thread*)
518      (setf *code* (append code *code*)))
519    (setf *thread-var-initialized* t)))
520
521(defun emit-clear-values ()
522  (ensure-thread-var-initialized)
523  (emit 'aload *thread*)
524  (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+ "clearValues" "()V" -1))
525
526(defun emit-invoke-method (method-name)
527  (unless (remove-store-value)
528    (emit-push-value))
529  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
530                      method-name
531                      "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
532                      0)
533  (emit-store-value))
534
535;; CODE is a list.
536(defun resolve-args (instruction)
537  (let ((opcode (instruction-opcode instruction))
538        (args (instruction-args instruction)))
539    (case opcode
540      ((1 ; ACONST_NULL
541        42 ; ALOAD_0
542        43 ; ALOAD_1
543        44 ; ALOAD_2
544        45 ; ALOAD_3
545        50 ; AALOAD
546        75 ; ASTORE_0
547        76 ; ASTORE_1
548        77 ; ASTORE_2
549        78 ; ASTORE_3
550        83 ; AASTORE
551        87 ; POP
552        89 ; DUP
553        95 ; SWAP
554        153 ; IFEQ
555        154 ; IFNE
556        166 ; IF_ACMPNE
557        165 ; IF_ACMPEQ
558        167 ; GOTO
559        176 ; ARETURN
560        177 ; RETURN
561        202 ; LABEL
562        )
563       instruction)
564      (25 ; ALOAD
565       (let ((index (car args)))
566         (cond ((= index 0)
567                (inst 42)) ; ALOAD_O
568               ((= index 1)
569                (inst 43)) ; ALOAD_1
570               ((= index 2)
571                (inst 44)) ; ALOAD_2
572               ((= index 3)
573                (inst 45)) ; ALOAD_3
574               ((<= 0 index 255)
575                (inst 25 index))
576               (t
577                (error "ALOAD unsupported case")))))
578      (58 ; ASTORE
579       (let ((index (car args)))
580         (cond ((= index 0)
581                (inst 75)) ; ASTORE_O
582               ((= index 1)
583                (inst 76)) ; ASTORE_1
584               ((= index 2)
585                (inst 77)) ; ASTORE_2
586               ((= index 3)
587                (inst 78)) ; ASTORE_3
588               ((<= 0 index 255)
589                (inst 58 index))
590               (t
591                (error "ASTORE unsupported case")))))
592      ((178 ; GETSTATIC class-name field-name type-name
593        179 ; PUTSTATIC class-name field-name type-name
594        )
595       (let ((index (pool-field (first args) (second args) (third args))))
596         (inst opcode (u2 index))))
597      ((182 ; INVOKEVIRTUAL class-name method-name descriptor
598        183 ; INVOKESPECIAL class-name method-name descriptor
599        184 ; INVOKESTATIC class-name method-name descriptor
600        )
601       (let ((index (pool-method (first args) (second args) (third args))))
602;;          (inst opcode (u2 index))))
603         (setf (instruction-args instruction) (u2 index))
604         instruction))
605      ((189 ; ANEWARRAY class-name
606        193 ; INSTANCEOF
607        )
608       (let ((index (pool-class (first args))))
609         (inst opcode (u2 index))))
610      ((16 ; BIPUSH
611        17 ; SIPUSH
612        )
613       (let ((n (first args)))
614         (cond ((= n 0)
615                (inst 3)) ; ICONST_0
616               ((= n 1)
617                (inst 4)) ; ICONST_1
618               ((= n 2)
619                (inst 5)) ; ICONST_2
620               ((= n 3)
621                (inst 6)) ; ICONST_3
622               ((= n 4)
623                (inst 7)) ; ICONST_4
624               ((= n 5)
625                (inst 8)) ; ICONST_5
626               ((<= -128 n 127)
627                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
628               (t ; SIPUSH
629                (inst 17 (u2 n))))))
630      (18 ; LDC
631       (unless (= (length args) 1)
632         (error "wrong number of args for LDC"))
633       (if (> (car args) 255)
634           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
635           (inst opcode args)))
636      (t
637       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
638
639;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
640(defun resolve-opcodes (code)
641  (map 'vector #'resolve-args code))
642
643(defun branch-opcode-p (opcode)
644  (member opcode
645    '(153 ; IFEQ
646      154 ; IFNE
647      165 ; IF_ACMPEQ
648      166 ; IF_ACMPNE
649      167 ; GOTO
650      )))
651
652(defun stack-effect (opcode)
653  (case opcode
654    ((25 ; ALOAD
655      42 ; ALOAD_0
656      43 ; ALOAD_1
657      44 ; ALOAD_2
658      45 ; ALOAD_3
659      )
660     1)
661    ((58 ; ASTORE
662      75 ; ASTORE_0
663      76 ; ASTORE_1
664      77 ; ASTORE_2
665      78 ; ASTORE_3
666      )
667     -1)
668    (50 ; AALOAD
669     -1)
670    (83 ; AASTORE
671     -3)
672    ((1 ; ACONST_NULL
673      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
674      16 ; BIPUSH
675      17 ; SIPUSH
676      )
677     1)
678    (18 ; LDC
679     1)
680    (178 ; GETSTATIC
681     1)
682    (179 ; PUTSTATIC
683     -1)
684    (189 ; ANEWARRAY
685     0)
686    (193 ; INSTANCEOF
687     0)
688    ((153 ; IFEQ
689      154 ; IFNE
690      )
691     -1)
692    ((165 ; IF_ACMPEQ
693      166 ; IF_ACMPNE
694      )
695     -2)
696    ((167 ; GOTO
697      202 ; LABEL
698      )
699     0)
700    (89 ; DUP
701     1)
702    (95 ; SWAP
703     0)
704    (87 ; POP
705     -1)
706    (176 ; ARETURN
707     -1)
708    (177 ; RETURN
709     0)
710    (t
711     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%" opcode)
712     0)))
713
714(defun walk-code (code start-index depth)
715  (do* ((i start-index (1+ i))
716        (limit (length code)))
717       ((>= i limit) depth)
718    (let ((instruction (svref code i)))
719      (when (instruction-depth instruction)
720        (return-from walk-code))
721      (setf (instruction-depth instruction) depth)
722      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
723      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
724          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
725;;             (format t "target = ~S~%" target)
726            (walk-code code (symbol-value label) depth)
727            )
728          ()))))
729
730(defun analyze-stack ()
731  (sys::require-type *code* 'vector)
732  (dotimes (i (length *code*))
733    (let* ((instruction (svref *code* i))
734           (opcode (instruction-opcode instruction)))
735      (when (eql opcode 202)
736        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
737          (set label i)))
738      (unless (instruction-stack instruction)
739        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
740  (walk-code *code* 0 0)
741  (let ((max-stack 0))
742    (dotimes (i (length *code*))
743      (let ((instruction (svref *code* i)))
744        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
745;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
746    max-stack))
747
748(defun finalize-code ()
749  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
750
751(defun print-code()
752  (dotimes (i (length *code*))
753    (let ((instruction (svref *code* i)))
754      (format t "~A ~S~%"
755              (instr (instruction-opcode instruction))
756              (instruction-args instruction)))))
757
758(defun optimize-code ()
759  (when *debug*
760    (format t "----- before optimization -----~%")
761    (print-code))
762  (loop
763    (let ((changed-p nil))
764      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
765      (let ((branch-targets ()))
766        (dotimes (i (length *code*))
767          (let ((instruction (svref *code* i)))
768            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
769              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
770;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
771        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
772        (dotimes (i (length *code*))
773          (let ((instruction (svref *code* i)))
774            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
775              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
776                (unless (member label branch-targets)
777                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
778                  (setf changed-p t)))))))
779      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
780      (dotimes (i (length *code*))
781        (let ((instruction (svref *code* i)))
782          (when (and (< i (1- (length *code*)))
783                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
784                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
785                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
786                                   (eq (car (instruction-args instruction))
787                                       (car (instruction-args next-instruction))))
788                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
789                              (setf changed-p t))
790                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
791                              ;; One GOTO right after another.
792                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
793                              (setf changed-p t))
794                              ))))))
795      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
796      (unless changed-p
797          (return))))
798  (when *debug*
799    (format t "----- after optimization -----~%")
800    (print-code)))
801
802(defvar *max-stack*)
803
804;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
805(defun code-bytes (code)
806
807;;   (fresh-line)
808;;   (format t "-- begin code --~%")
809;;   (dotimes (i (length code))
810;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
811;;   (format t "--- end code ---~%")
812
813;;   ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
814;;   (let ((branch-targets ()))
815;;     (dotimes (i (length code))
816;;       (let ((instruction (svref code i)))
817;;         (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
818;;           (push branch-targets (car (instruction-args instruction))))))
819;;     (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
820
821;;     ;; Remove labels that are not used as branch targets.
822;;     (dotimes (i (length code))
823;;       (let ((instruction (svref code i)))
824;;         (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
825;;           (let ((label (car (instruction-args instruction))))
826;;             (unless (member label branch-targets)
827;;               (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
828
829;;   (dotimes (i (length code))
830;;     (let ((instruction (svref code i)))
831;;       (when (and (< i (1- (length code)))
832;;                  (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
833;;         (let ((next-instruction (svref code (1+ i))))
834;;           (when (and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
835;;                      (eq (car (instruction-args instruction))
836;;                          (car (instruction-args next-instruction))))
837;;             (setf (instruction-opcode instruction) 0)))))))
838
839;;   (setf code (delete 0 code :key #'instruction-opcode))
840
841;;   (fresh-line)
842;;   (format t "-- begin code --~%")
843;;   (dotimes (i (length code))
844;;     (format t "~S~%" (svref code i)))
845;;   (format t "--- end code ---~%")
846
847;;   (setf code (coerce code 'list))
848
849  ;; FIXME Do stack analysis here!
850;;   (setf *max-stack* (analyze-stack code))
851
852  (let ((code (resolve-opcodes code))
853        (length 0))
854    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
855    (dotimes (i (length code))
856      (let* ((instruction (aref code i))
857             (opcode (instruction-opcode instruction)))
858        (if (= opcode 202) ; LABEL
859            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
860              (set label length))
861            (incf length (opcode-size opcode)))))
862    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
863    (let ((index 0))
864      (dotimes (i (length code))
865        (let ((instruction (aref code i)))
866          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
867            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
868                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
869              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
870          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
871            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
872
873    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
874    (let ((bytes (make-array length))
875          (index 0))
876      (dotimes (i (length code))
877        (let ((instruction (aref code i)))
878          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
879            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
880            (incf index)
881            (dolist (byte (instruction-args instruction))
882              (setf (svref bytes index) byte)
883              (incf index)))))
884      bytes)))
885
886(defun write-u1 (n)
887  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
888
889(defun write-u2 (n)
890  (write-byte (ash n -8) *stream*)
891  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
892
893(defun write-u4 (n)
894  (write-u2 (ash n -16))
895  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
896
897(defun write-utf8 (string)
898  (dotimes (i (length string))
899    (write-u1 (char-int (char string i)))))
900
901(defun write-cp-entry (entry)
902  (write-u1 (first entry))
903  (case (first entry)
904    (1
905     (write-u2 (second entry))
906     (write-utf8 (third entry)))
907    ((5 6)
908     (write-u4 (second entry))
909     (write-u4 (third entry)))
910    ((9 10 11 12)
911     (write-u2 (second entry))
912     (write-u2 (third entry)))
913    ((7 8)
914     (write-u2 (second entry)))
915    (t
916     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
917  ))
918
919(defun write-pool ()
920  (write-u2 *pool-count*)
921  (dolist (entry (reverse *pool*))
922    (write-cp-entry entry)))
923
924(defstruct field
925  access-flags
926  name
927  descriptor
928  name-index
929  descriptor-index)
930
931(defstruct method
932  access-flags
933  name
934  descriptor
935  name-index
936  descriptor-index
937  max-stack
938  max-locals
939  code)
940
941(defun make-constructor (super name args body)
942  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
943                                   :descriptor "()V"))
944         (*code* ()))
945    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
946    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
947    (setf (method-max-locals constructor) 1)
948    (cond (*hairy-arglist-p*
949           (emit 'aload_0) ;; this
950           (emit 'aconst_null) ;; name
951           (let ((s (format nil "~S" args)))
952             (emit 'ldc
953                   (pool-string s))
954             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
955                                "readObjectFromString"
956                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
957                                0))
958           (emit-push-nil) ;; body
959           (emit 'aconst_null) ;; environment
960           (emit-invokespecial super
961                               "<init>"
962                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
963                               -4))
964          (t
965           (emit 'aload_0)
966           (emit-invokespecial super
967                               "<init>"
968                               "()V"
969                               0)))
970    (setf *code* (append *static-code* *code*))
971    (emit 'return)
972    (finalize-code)
973    (optimize-code)
974    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
975    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
976    constructor))
977
978(defun write-code-attr (method)
979  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
980         (code (method-code method))
981         (code-length (length code))
982         (length (+ code-length 12))
983         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
984         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
985    (write-u2 name-index)
986    (write-u4 length)
987    (write-u2 max-stack)
988    (write-u2 max-locals)
989    (write-u4 code-length)
990    (dotimes (i code-length)
991      (write-u1 (svref code i)))
992    (write-u2 0) ; exception table length
993    (write-u2 0) ; attributes count
994    ))
995
996(defun write-method (method)
997  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
998  (write-u2 (method-name-index method))
999  (write-u2 (method-descriptor-index method))
1000  (write-u2 1) ; attributes count
1001  (write-code-attr method))
1002
1003(defun write-field (field)
1004  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1005  (write-u2 (field-name-index field))
1006  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1007  (write-u2 0)) ; attributes count
1008
1009(defun declare-field (name descriptor)
1010  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1011    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1012    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1013    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1014    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1015
1016(defun sanitize (symbol)
1017  (let* ((input (symbol-name symbol))
1018         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1019    (dotimes (i (length input))
1020      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1021        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1022               (vector-push c output))
1023              ((eql c #\-)
1024               (vector-push #\_ output)))))
1025    (when (plusp (length output))
1026      output)))
1027
1028(defvar *declared-symbols* ())
1029(defvar *declared-functions* ())
1030
1031(defun declare-symbol (symbol)
1032  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1033    (unless g
1034      (let ((*code* *static-code*)
1035            (s (sanitize symbol)))
1036        (setq g (symbol-name (gensym)))
1037        (when s
1038          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1039        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1040        (emit 'ldc
1041              (pool-string (symbol-name symbol)))
1042        (emit 'ldc
1043              (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1044        (emit-invokestatic +lisp-class+
1045                           "internInPackage"
1046                           "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1047                           -1)
1048        (emit 'putstatic
1049              *this-class*
1050              g
1051              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1052        (setq *static-code* *code*)
1053        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1054    g))
1055
1056(defun declare-function (symbol)
1057  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1058    (unless f
1059      (setf f (symbol-name (gensym)))
1060      (let ((s (sanitize symbol)))
1061        (when s
1062          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1063      (let ((*code* *static-code*)
1064            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1065        (cond (g
1066               (emit 'getstatic
1067                     *this-class*
1068                     g
1069                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1070              (t
1071               (emit 'ldc
1072                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1073               (emit 'ldc
1074                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1075               (emit-invokestatic +lisp-class+
1076                                  "internInPackage"
1077                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1078                                  -1)))
1079        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1080        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1081                            "getSymbolFunctionOrDie"
1082                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1083                            0)
1084        (emit 'putstatic
1085              *this-class*
1086              f
1087              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1088        (setq *static-code* *code*)
1089        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1090    f))
1091
1092(defun declare-keyword (symbol)
1093  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1094        (*code* *static-code*))
1095    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1096    (emit 'ldc
1097          (pool-string (symbol-name symbol)))
1098    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1099                       "internKeyword"
1100                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1101                       0)
1102    (emit 'putstatic
1103          *this-class*
1104          g
1105          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1106    (setq *static-code* *code*)
1107    g))
1108
1109(defun declare-object-as-string (obj)
1110  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1111        (s (format nil "~S" obj))
1112        (*code* *static-code*))
1113    (declare-field g +lisp-object+)
1114    (emit 'ldc
1115          (pool-string s))
1116    (emit-invokestatic +lisp-class+
1117                       "readObjectFromString"
1118                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1119                       0)
1120    (emit 'putstatic
1121          *this-class*
1122          g
1123          +lisp-object+)
1124    (setq *static-code* *code*)
1125    g))
1126
1127(defun declare-object (obj)
1128  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1129    (sys::remember key obj)
1130    (let* ((g1 (declare-string key))
1131           (g2 (symbol-name (gensym)))
1132           (*code* *static-code*))
1133      (declare-field g2 +lisp-object+)
1134      (emit 'getstatic
1135            *this-class*
1136            g1
1137            +lisp-string+)
1138      (emit 'dup)
1139      (emit-invokestatic +lisp-class+
1140                         "recall"
1141                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1142                         0)
1143      (emit 'putstatic
1144            *this-class*
1145            g2
1146            +lisp-object+)
1147      (emit-invokestatic +lisp-class+
1148                         "forget"
1149                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1150                         -1)
1151      (setq *static-code* *code*)
1152      g2)))
1153
1154(defun declare-string (string)
1155  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1156        (*code* *static-code*))
1157    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1158    (emit 'ldc
1159          (pool-string string))
1160    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1161                       "getInstance"
1162                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1163                       0)
1164    (emit 'putstatic
1165          *this-class*
1166          g
1167          +lisp-string+)
1168    (setq *static-code* *code*)
1169    g))
1170
1171(defun compile-constant (form)
1172  (cond
1173   ((sys::fixnump form)
1174    (let ((n form))
1175      (cond ((zerop n)
1176             (emit 'getstatic
1177                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1178                   "ZERO"
1179                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1180             (emit-store-value))
1181            ((= n 1)
1182             (emit 'getstatic
1183                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1184                   "ONE"
1185                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1186             (emit-store-value))
1187            ((= n 2)
1188             (emit 'getstatic
1189                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1190                   "TWO"
1191                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1192             (emit-store-value))
1193            (t
1194             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1195               (emit 'getstatic
1196                     *this-class*
1197                     g
1198                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1199               (emit-store-value))))))
1200   ((numberp form)
1201    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1202      (emit 'getstatic
1203            *this-class*
1204            g
1205            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1206      (emit-store-value)))
1207   ((vectorp form)
1208    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1209      (emit 'getstatic
1210            *this-class*
1211            g
1212            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1213      (emit-store-value)))
1214   ((stringp form)
1215    (let ((g (declare-string form)))
1216      (emit 'getstatic
1217            *this-class*
1218            g
1219            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1220      (emit-store-value)))
1221   ((characterp form)
1222    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1223      (emit 'getstatic
1224            *this-class*
1225            g
1226            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1227      (emit-store-value)))
1228   ((symbolp form)
1229    (when (null (symbol-package form))
1230      ;; An uninterned symbol.
1231      (let ((g (declare-object form)))
1232        (emit 'getstatic
1233              *this-class*
1234              g
1235              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1236        (emit-store-value))))
1237   (t
1238    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1239
1240(defun compile-binary-operation (op args)
1241  (compile-form (first args))
1242  (unless (remove-store-value)
1243    (emit-push-value))
1244  (compile-form (second args))
1245  (unless (remove-store-value)
1246    (emit-push-value))
1247  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1248                      op
1249                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1250                      -1)
1251  (emit-store-value))
1252
1253(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1254
1255(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1256(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1257(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1258(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1259(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1260(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1261(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1262(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1263(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1264(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1265(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1266(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1267(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1268(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1269(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1270(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1271(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1272(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1273(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1274(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1275(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1276(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1277(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1278(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1279(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1280(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1281(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1282(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1283(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1284(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1285(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1286(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1287(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1288(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1289(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1290
1291
1292(defun compile-function-call-1 (fun args)
1293  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1294    (when s
1295      (compile-form (first args))
1296      (emit-invoke-method s)
1297      (return-from compile-function-call-1 t)))
1298    nil)
1299
1300(defun compile-function-call-2 (fun args)
1301  (case fun
1302    (EQ
1303     (compile-form (first args))
1304     (unless (remove-store-value)
1305       (emit-push-value))
1306     (compile-form (second args))
1307     (unless (remove-store-value)
1308       (emit-push-value))
1309     (let ((label1 (gensym))
1310           (label2 (gensym)))
1311       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1312       (emit-push-nil)
1313       (emit 'goto `,label2)
1314       (emit 'label `,label1)
1315       (emit-push-t)
1316       (emit 'label `,label2))
1317     (emit-store-value)
1318     t)
1319    (EQL
1320     (compile-binary-operation "EQL" args)
1321     t)
1322    (+
1323     (compile-binary-operation "add" args)
1324     t)
1325    (-
1326     (compile-binary-operation "subtract" args)
1327     t)
1328    (/
1329     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1330     t)
1331    (*
1332     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1333     t)
1334    (<
1335     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1336     t)
1337    (<=
1338     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1339     t)
1340    (>
1341     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1342     t)
1343    (>=
1344     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1345     t)
1346    (=
1347     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1348     t)
1349    (/=
1350     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1351     t)
1352    (AREF
1353     (compile-binary-operation "AREF" args)
1354     t)
1355    (LIST
1356     (compile-form (first args))
1357     (unless (remove-store-value)
1358       (emit-push-value))
1359     (compile-form (second args))
1360     (unless (remove-store-value)
1361       (emit-push-value))
1362     (emit-invokestatic +lisp-class+
1363                        "list2"
1364                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1365                        -1)
1366     (emit-store-value)
1367     t)
1368    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1369     (compile-binary-operation "typep" args))
1370    (t
1371     nil)))
1372
1373(defun compile-function-call-3 (fun args)
1374  (case fun
1375    (LIST
1376     (compile-form (first args))
1377     (unless (remove-store-value)
1378       (emit-push-value))
1379     (compile-form (second args))
1380     (unless (remove-store-value)
1381       (emit-push-value))
1382     (compile-form (third args))
1383     (unless (remove-store-value)
1384       (emit-push-value))
1385     (emit-invokestatic +lisp-class+
1386                        "list3"
1387                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1388                        -2)
1389     (emit-store-value)
1390     t)
1391    (t
1392     nil)))
1393
1394(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1395                                    (find-package "SYSTEM")
1396                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1397
1398(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1399;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1400  (unless (symbolp fun)
1401    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1402  (let ((numargs (length args)))
1403    (cond ((= numargs 1)
1404           (when (compile-function-call-1 fun args)
1405             (return-from compile-function-call)))
1406          ((= numargs 2)
1407           (when (compile-function-call-2 fun args)
1408             (return-from compile-function-call)))
1409          ((= numargs 3)
1410           (when (compile-function-call-3 fun args)
1411             (return-from compile-function-call))))
1412
1413    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1414    ;; compiled function!
1415    (resolve fun)
1416
1417    (cond
1418     ((eq fun *defun-name*)
1419      (emit 'aload 0)) ; this
1420     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1421      (let ((f (declare-function fun)))
1422        (emit 'getstatic
1423              *this-class*
1424              f
1425              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1426     (t
1427      (let ((g (declare-symbol fun)))
1428        (emit 'getstatic
1429              *this-class*
1430              g
1431              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1432      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1433                          "getSymbolFunctionOrDie"
1434                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1435                          0)))
1436    (case numargs
1437      (0
1438       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1439                           "execute"
1440                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1441                           0))
1442      (1
1443       (compile-form (first args))
1444       (unless (remove-store-value)
1445         (emit-push-value))
1446       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1447                           "execute"
1448                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1449                           -1))
1450      (2
1451       (compile-form (first args))
1452       (unless (remove-store-value)
1453         (emit-push-value))
1454       (compile-form (second args))
1455       (unless (remove-store-value)
1456         (emit-push-value))
1457       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1458                           "execute"
1459                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1460                           -2))
1461      (3
1462       (compile-form (first args))
1463       (unless (remove-store-value)
1464         (emit-push-value))
1465       (compile-form (second args))
1466       (unless (remove-store-value)
1467         (emit-push-value))
1468       (compile-form (third args))
1469       (unless (remove-store-value)
1470         (emit-push-value))
1471       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1472                           "execute"
1473                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1474                           -3))
1475      (t
1476       (emit 'sipush (length args))
1477       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1478       (let ((i 0))
1479         (dolist (form args)
1480           (emit 'dup)
1481           (emit 'sipush i)
1482           (compile-form form)
1483           (unless (remove-store-value)
1484             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1485           (emit 'aastore) ; store value in array
1486           (incf i))) ; array left on stack here
1487       ;; Stack: function array-ref
1488       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1489                           "execute"
1490                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1491                           -1)))
1492    (if for-effect
1493        (emit 'pop)
1494        (emit-store-value))))
1495
1496(defun compile-test (form)
1497  ;; Use a Java boolean if possible.
1498  (when (consp form)
1499    (case (length form)
1500      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1501           (compile-form (second form))
1502           (unless (remove-store-value)
1503             (emit-push-value))
1504           (emit-push-nil)
1505           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1506         (when (eq (car form) 'SYMBOLP)
1507           (compile-form (second form))
1508           (unless (remove-store-value)
1509             (emit-push-value))
1510           (emit 'instanceof +lisp-symbol-class+)
1511           (return-from compile-test 'ifeq))
1512         (when (eq (car form) 'CONSP)
1513           (compile-form (second form))
1514           (unless (remove-store-value)
1515             (emit-push-value))
1516           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1517           (return-from compile-test 'ifeq))
1518         (when (eq (car form) 'ATOM)
1519           (compile-form (second form))
1520           (unless (remove-store-value)
1521             (emit-push-value))
1522           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1523           (return-from compile-test 'ifne))
1524         (let ((s (cdr (assq (car form)
1525                             '((EVENP     . "evenp")
1526                               (FLOATP    . "floatp")
1527                               (INTEGERP  . "integerp")
1528                               (MINUSP    . "minusp")
1529                               (LISTP     . "listp")
1530                               (NUMBERP   . "numberp")
1531                               (ODDP      . "oddp")
1532                               (PLUSP     . "plusp")
1533                               (RATIONALP . "rationalp")
1534                               (REALP     . "realp")
1535                               (VECTORP   . "vectorp")
1536                               (ZEROP     . "zerop")
1537                               )))))
1538           (when s
1539             (compile-form (second form))
1540             (unless (remove-store-value)
1541               (emit-push-value))
1542             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1543                                 s
1544                                 "()Z"
1545                                 0)
1546             (return-from compile-test 'ifeq))))
1547      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1548           (compile-form (second form))
1549           (unless (remove-store-value)
1550             (emit-push-value))
1551           (compile-form (third form))
1552           (unless (remove-store-value)
1553             (emit-push-value))
1554           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1555         (let ((s (cdr (assq (car form)
1556                             '((=      . "isEqualTo")
1557                               (/=     . "isNotEqualTo")
1558                               (<      . "isLessThan")
1559                               (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1560                               (>      . "isGreaterThan")
1561                               (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1562                               (EQL    . "eql")
1563                               (EQUAL  . "equal")
1564                               (EQUALP . "equalp")
1565                               )))))
1566           (when s
1567             (compile-form (second form))
1568             (unless (remove-store-value)
1569               (emit-push-value))
1570             (compile-form (third form))
1571             (unless (remove-store-value)
1572               (emit-push-value))
1573             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1574                                 s
1575                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1576                                 -1)
1577             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1578  ;; Otherwise...
1579  (compile-form form)
1580  (unless (remove-store-value)
1581    (emit-push-value))
1582  (emit-push-nil)
1583  'if_acmpeq)
1584
1585(defun compile-if (form for-effect)
1586  (let* ((test (second form))
1587         (consequent (third form))
1588         (alternate (fourth form))
1589         (label1 (gensym))
1590         (label2 (gensym))
1591         (instr (compile-test test)))
1592    (emit-clear-values)
1593    (emit instr `,label1)
1594    (compile-form consequent for-effect)
1595    (emit 'goto `,label2)
1596    (emit 'label `,label1)
1597    (compile-form alternate for-effect)
1598    (emit 'label `,label2)))
1599
1600(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1601  (compile-form (second form))
1602  (unless (remove-store-value)
1603    (emit-push-value))
1604  (emit-invokestatic +lisp-class+
1605                     "multipleValueList"
1606                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1607                     0)
1608  (emit-store-value))
1609
1610(defun compile-let/let* (form for-effect)
1611  (let* ((saved-fp (fill-pointer *locals*))
1612         (varlist (second form))
1613         (specialp nil)
1614         env-var)
1615    ;; Are we going to bind any special variables?
1616    (dolist (varspec varlist)
1617      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1618        (when (special-variable-p var)
1619          (setq specialp t)
1620          (return))))
1621    ;; If so...
1622    (when specialp
1623      ;; Save current dynamic environment.
1624      (setq env-var (vector-push nil *locals*))
1625      (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1626      (ensure-thread-var-initialized)
1627      (emit 'aload *thread*)
1628      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1629                          "getDynamicEnvironment"
1630                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1631                          0)
1632      (emit 'astore env-var))
1633    (ecase (car form)
1634      (LET
1635       (compile-let-vars varlist))
1636      (LET*
1637       (compile-let*-vars varlist)))
1638    ;; Body of LET.
1639    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1640        ((null (cdr body))
1641         (compile-form (car body) nil))
1642      (compile-form (car body) t))
1643    (when specialp
1644      ;; Restore dynamic environment.
1645      (emit 'aload *thread*)
1646      (emit 'aload env-var)
1647      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1648                          "setDynamicEnvironment"
1649                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1650                          -2))
1651    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1652    ;; bindings will again be available.
1653    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1654
1655(defun compile-let-vars (varlist)
1656  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1657  ;; on the stack.
1658  (let ((last-push-was-nil nil))
1659    (dolist (varspec varlist)
1660      (let (var initform)
1661        (if (consp varspec)
1662            (setq var (car varspec)
1663                  initform (cadr varspec))
1664            (setq var varspec
1665                  initform nil))
1666        (cond (initform
1667               (compile-form initform)
1668               (emit-push-value)
1669               (setf last-push-was-nil nil))
1670              (t
1671               (if last-push-was-nil
1672                   (emit 'dup)
1673                   (emit-push-nil))
1674               (setf last-push-was-nil t))))))
1675  ;; Add local variables to local variables vector.
1676  (dolist (varspec varlist)
1677    (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1678      (unless (special-variable-p var)
1679        (vector-push var *locals*))))
1680  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1681  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1682  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1683  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1684  ;; in reverse order.
1685  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1686        (varspec (car varlist) (car varlist))
1687        (var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1688        (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1689       ((null varlist))
1690    (cond ((special-variable-p var)
1691           (let ((g (declare-symbol var)))
1692             (emit 'getstatic
1693                   *this-class*
1694                   g
1695                   "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1696             (emit 'swap)
1697             (emit-invokestatic +lisp-class+
1698                                "bindSpecialVariable"
1699                                "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1700                                -2)))
1701          (t
1702           (emit 'astore i)))))
1703
1704(defun compile-let*-vars (varlist)
1705  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1706  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1707    (dolist (varspec varlist)
1708      (let (var initform)
1709        (if (consp varspec)
1710            (setq var (car varspec)
1711                  initform (cadr varspec))
1712            (setq var varspec
1713                  initform nil))
1714        (cond (initform
1715               (compile-form initform)
1716               (emit-push-value))
1717              (t
1718               (emit-push-nil)))
1719        (cond ((special-variable-p var)
1720               (let ((g (declare-symbol var)))
1721                 (emit 'getstatic
1722                       *this-class*
1723                       g
1724                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1725                 (emit 'swap)
1726                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1727                                    "bindSpecialVariable"
1728                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1729                                    -2)))
1730              (t
1731               (emit 'astore i)
1732               (vector-push var *locals*)
1733               (incf i))))))
1734  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1735
1736(defvar *tags* ())
1737
1738(defstruct tag name label)
1739
1740(defun label-for-tag (name)
1741  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1742;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1743    (when index
1744      (tag-label (aref *tags* index)))))
1745
1746(defun compile-tagbody (form for-effect)
1747  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1748        (body (cdr form)))
1749    ;; Scan for tags.
1750    (dolist (f body)
1751      (when (atom f)
1752        (let ((name f)
1753              (label (gensym)))
1754          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1755    (dolist (f body)
1756      (cond ((atom f)
1757             (let ((label (label-for-tag f)))
1758               (unless label
1759                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1760               (emit 'label label)))
1761            (t
1762             (compile-form f t))))
1763    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1764  ;; TAGBODY returns NIL.
1765  (emit-push-nil)
1766  (emit-store-value))
1767
1768(defun compile-go (form for-effect)
1769  (let* ((name (cadr form))
1770         (label (label-for-tag name)))
1771    (unless label
1772      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1773  (emit 'goto label)))
1774
1775(defun compile-block (form for-effect)
1776   (let* ((rest (cdr form))
1777          (block-label (car rest))
1778          (block-exit (gensym))
1779          (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1780     (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1781         ((null forms))
1782       (compile-form (car forms) (cdr forms)))
1783     (emit 'label `,block-exit)))
1784
1785(defun compile-progn (form for-effect)
1786  (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1787      ((null forms))
1788    (compile-form (car forms) (cdr forms))))
1789
1790(defun compile-setq (form for-effect)
1791  (unless (= (length form) 3)
1792    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1793  (let* ((rest (cdr form))
1794         (sym (car rest))
1795         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1796    (when index
1797      (compile-form (cadr rest))
1798      (unless (remove-store-value)
1799        (emit-push-value))
1800      (cond (for-effect
1801             (emit 'astore index))
1802            (t
1803             (emit 'dup)
1804             (emit 'astore index)
1805             (emit-store-value)))
1806      (return-from compile-setq))
1807    ;; index is NIL, look in *args* ...
1808    (setq index (position sym *args*))
1809    (when index
1810      (cond (*using-arg-array*
1811             (emit 'aload 1)
1812             (emit 'bipush index)
1813             (compile-form (cadr rest))
1814             (emit-push-value)
1815             (emit 'aastore))
1816            (t
1817             (compile-form (cadr rest))
1818             (emit-push-value)
1819             (emit 'astore (1+ index))))
1820      (return-from compile-setq))
1821    ;; still not found
1822    ;; must be a global variable
1823    (let ((g (declare-symbol sym)))
1824      (emit 'getstatic
1825            *this-class*
1826            g
1827            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1828      (compile-form (cadr rest))
1829      (unless (remove-store-value)
1830        (emit-push-value))
1831      (emit-invokestatic +lisp-class+
1832                         "setSpecialVariable"
1833                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1834                         -1)
1835      (emit-store-value))))
1836
1837(defun compile-quote (form for-effect)
1838   (let ((obj (second form)))
1839     (cond ((null obj)
1840            (emit-push-nil)
1841            (emit-store-value))
1842           ((symbolp obj)
1843            (if (symbol-package obj)
1844                (let ((g (declare-symbol obj)))
1845                  (emit 'getstatic
1846                        *this-class*
1847                        g
1848                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1849                  (emit-store-value))
1850                (compile-constant obj)))
1851           ((listp obj)
1852            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1853              (emit 'getstatic
1854                    *this-class*
1855                    g
1856                    +lisp-object+)
1857              (emit-store-value)))
1858           ((constantp obj)
1859            (compile-constant obj))
1860           (t
1861            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
1862
1863(defun compile-declare (form for-effect)
1864  ;; Nothing to do.
1865  )
1866
1867(defun compile-function (form for-effect)
1868   (let ((obj (second form)))
1869     (cond ((symbolp obj)
1870            (let ((g (declare-symbol obj)))
1871              (emit 'getstatic
1872                    *this-class*
1873                    g
1874                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1875              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1876                                  "getSymbolFunctionOrDie"
1877                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1878                                  0)
1879              (emit-store-value)))
1880           #+nil
1881           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
1882            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
1883            ;; and pass it to coerceToFunction().
1884            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1885              (emit 'getstatic
1886                    *this-class*
1887                    g
1888                    +lisp-object+)
1889              (emit-invokestatic +lisp-class+
1890                                 "coerceToFunction"
1891                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
1892                                 0)
1893              (emit-store-value)))
1894           (t
1895            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
1896
1897(defun compile-return-from (form for-effect)
1898   (let* ((rest (cdr form))
1899          (block-label (car rest))
1900          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
1901          (result-form (cadr rest)))
1902     (unless block-exit
1903       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
1904     (compile-form result-form)
1905     (emit 'goto `,block-exit)))
1906
1907(defun compile-plus (form for-effect)
1908  (let* ((args (cdr form))
1909         (len (length args)))
1910    (case len
1911      (2
1912       (let ((first (first args))
1913             (second (second args)))
1914         (cond
1915          ((eql first 1)
1916           (compile-form second)
1917           (emit-invoke-method "incr"))
1918          ((eql second 1)
1919           (compile-form first)
1920           (emit-invoke-method "incr"))
1921          (t
1922           (compile-binary-operation "add" args)))))
1923      (t
1924       (compile-function-call '+ args)))))
1925
1926(defun compile-minus (form for-effect)
1927  (let* ((args (cdr form))
1928         (len (length args)))
1929    (case len
1930      (2
1931       (let ((first (first args))
1932             (second (second args)))
1933         (cond
1934          ((eql second 1)
1935           (compile-form first)
1936           (emit-invoke-method "decr"))
1937          (t
1938           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
1939      (t
1940       (compile-function-call '- args)))))
1941
1942(defun compile-variable-ref (form)
1943  (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
1944    (when index
1945      (emit 'aload index)
1946      (emit-store-value)
1947      (return-from compile-variable-ref)))
1948  ;; Not found in locals; look in args.
1949  (let ((index (position form *args*)))
1950    (when index
1951      (cond (*using-arg-array*
1952             (emit 'aload 1)
1953             (emit 'bipush index)
1954             (emit 'aaload)
1955             (emit-store-value)
1956             (return-from compile-variable-ref))
1957            (t
1958             (emit 'aload (1+ index))
1959             (emit-store-value)
1960             (return-from compile-variable-ref)))))
1961
1962  ;; Otherwise it must be a global variable.
1963  (let ((g (declare-symbol form)))
1964    (emit 'getstatic
1965          *this-class*
1966          g
1967          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1968    (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1969                        "symbolValue"
1970                        "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1971                        0)
1972    (emit-store-value)
1973    (return-from compile-variable-ref)))
1974
1975;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
1976(defun compile-form (form &optional for-effect)
1977  (cond
1978   ((consp form)
1979    (let ((op (car form))
1980          (args (cdr form)))
1981      (when (macro-function op)
1982        (compile-form (macroexpand form))
1983        (return-from compile-form))
1984      (when (symbolp op)
1985        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
1986          (when handler
1987            (funcall handler form for-effect)
1988            (return-from compile-form))))
1989      (cond
1990       ((special-operator-p op)
1991        (error "COMPILE-FORM unhandled special operator ~S" op))
1992       (t ; Function call.
1993        (compile-function-call op args for-effect)))))
1994   ((eq form '())
1995    (unless for-effect
1996      (emit-push-nil)
1997      (emit-store-value)))
1998   ((eq form t)
1999    (unless for-effect
2000      (emit-push-t)
2001      (emit-store-value)))
2002   ((symbolp form)
2003    (when (keywordp form)
2004      (let ((g (declare-keyword form)))
2005        (emit 'getstatic
2006              *this-class*
2007              g
2008              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
2009      (emit-store-value)
2010      (return-from compile-form))
2011
2012    (compile-variable-ref form))
2013   ((constantp form)
2014    (unless for-effect
2015      (compile-constant form)))
2016   (t
2017    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
2018
2019;; Returns descriptor.
2020(defun analyze-args (args)
2021  (assert (not (memq '&AUX args)))
2022  (when (or (memq '&KEY args)
2023            (memq '&OPTIONAL args)
2024            (memq '&REST args))
2025    (setq *using-arg-array* t)
2026    (setq *hairy-arglist-p* t)
2027    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2028  (case (length args)
2029    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2030    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2031    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2032    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2033    (t (setq *using-arg-array* t)
2034       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2035
2036(defun compile-defun (name form)
2037  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2038    (return-from compile-defun nil))
2039  (setf form (precompile-form form t))
2040  (let* ((*defun-name* name)
2041         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2042         (*declared-functions* (make-hash-table))
2043         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2044         (args (cadr form))
2045         (body (cddr form))
2046         (*using-arg-array* nil)
2047         (*hairy-arglist-p* nil)
2048         (descriptor (analyze-args args))
2049         (execute-method (make-method :name "execute"
2050                                      :descriptor descriptor))
2051         (*code* ())
2052         (*static-code* ())
2053         (*fields* ())
2054         (*blocks* ())
2055         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2056         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2057         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2058         (*max-locals* 0)
2059         (*pool* ())
2060         (*pool-count* 1)
2061         (*val* nil)
2062         (*thread* nil)
2063         (*thread-var-initialized* nil))
2064    (setf (method-name-index execute-method)
2065          (pool-name (method-name execute-method)))
2066    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2067          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2068    (if *hairy-arglist-p*
2069        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2070               (vars (sys::varlist fun)))
2071          (dolist (var vars)
2072            (vector-push var *args*)))
2073        (dolist (arg args)
2074          (vector-push arg *args*)))
2075    (if *using-arg-array*
2076        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2077        ;; first available slot is 2.
2078        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2079        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2080        ;; for args.
2081        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2082    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2083    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2084    (incf (fill-pointer *locals*))
2085    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2086    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2087    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2088    (incf (fill-pointer *locals*))
2089    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2090    (when *hairy-arglist-p*
2091      (emit 'aload_0)
2092      (emit 'aload_1)
2093      (emit-invokevirtual *this-class*
2094                          "processArgs"
2095                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2096                          -1)
2097      (emit 'astore_1))
2098    (dolist (f body)
2099      (compile-form f))
2100    (unless (remove-store-value)
2101      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2102    (emit 'areturn)
2103    (finalize-code)
2104    (optimize-code)
2105    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2106    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2107;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2108    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2109
2110    (let* ((super
2111            (if *hairy-arglist-p*
2112                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2113                (case (length args)
2114                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2115                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2116                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2117                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2118                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2119           (this-index (pool-class *this-class*))
2120           (super-index (pool-class super))
2121           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2122      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2123
2124      ;; Write class file (out.class in current directory).
2125      (with-open-file (*stream* "out.class"
2126                                :direction :output
2127                                :element-type 'unsigned-byte
2128                                :if-exists :supersede)
2129        (write-u4 #xCAFEBABE)
2130        (write-u2 3)
2131        (write-u2 45)
2132        (write-pool)
2133        ;; access flags
2134        (write-u2 #x21)
2135        (write-u2 this-index)
2136        (write-u2 super-index)
2137        ;; interfaces count
2138        (write-u2 0)
2139        ;; fields count
2140        (write-u2 (length *fields*))
2141        ;; fields
2142        (dolist (field *fields*)
2143          (write-field field))
2144        ;; methods count
2145        (write-u2 2)
2146        ;; methods
2147        (write-method execute-method)
2148        (write-method constructor)
2149        ;; attributes count
2150        (write-u2 0))))
2151  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2152
2153(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2154  (if (and (consp definition-designator)
2155           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2156      definition-designator
2157      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2158        (function-lambda-expression definition-designator)
2159        (when closure-p
2160          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2161  (unless lambda-expression
2162    (error "can't find a definition"))
2163        lambda-expression)))
2164
2165(defun load-verbose-prefix ()
2166  (with-output-to-string (s)
2167    (princ #\; s)
2168    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2169      (princ #\space s))))
2170
2171(defun jvm-compile (name &optional definition)
2172  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2173    (when name
2174      (format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2175      (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2176        (format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2177        (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2178      (unless (symbolp name)
2179        (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2180        (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2181    (unless definition
2182      (resolve name)
2183      (setf definition (fdefinition name))
2184      (when (compiled-function-p definition)
2185        (when name
2186          (format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2187        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2188    (handler-case
2189        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2190                              (symbol-package name)
2191                              *package*))
2192               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2193               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2194          (when (and name (functionp compiled-definition))
2195            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2196            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2197            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2198            (if (macro-function name)
2199                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2200                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2201          (when name
2202            (format t "~A Compiled ~S~%" prefix name))
2203          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2204      (error (c)
2205             (format t "Error: ~S~%" c)
2206             (when name (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2207             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2208
2209(defun jvm-compile-package (package-designator)
2210  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2211                 package-designator
2212                 (find-package package-designator))))
2213      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2214        (when (fboundp sym)
2215          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2216            ;; Force autoload to be resolved.
2217            (resolve sym)
2218            (let ((f (fdefinition sym)))
2219              (unless (compiled-function-p f)
2220                (jvm-compile sym)))))))
2221  t)
2222
2223(defun install-handler (fun &optional handler)
2224  (let ((handler (or handler
2225                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2226    (unless (and handler (fboundp handler))
2227      (error "no handler for ~S" fun))
2228    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2229
2230(mapc #'install-handler '(block
2231                          declare
2232                          function
2233                          go
2234                          if
2235                          multiple-value-list
2236                          progn
2237                          quote
2238                          return-from
2239                          setq
2240                          tagbody))
2241
2242(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2243(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2244(install-handler '+    'compile-plus)
2245(install-handler '-    'compile-minus)
2246
2247(defun process-optimization-declarations (forms)
2248  (let (alist ())
2249    (dolist (form forms)
2250      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2251        (return))
2252      (let ((decl (cadr form)))
2253        (when (eq (car decl) 'optimize)
2254          (dolist (spec (cdr decl))
2255            (let ((val 3)
2256                  (quantity spec))
2257              (if (consp spec)
2258                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2259              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2260                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2261    alist))
2262
2263(defun compile (name &optional definition)
2264  (if (consp name)
2265      (return-from compile (values name nil nil)))
2266  (if (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2267      (return-from compile (values name nil nil)))
2268  (unless definition
2269    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2270                         (fdefinition name))))
2271  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2272        (speed nil))
2273    (when (eq (car expr) 'lambda)
2274      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2275        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2276    (if (eql speed 3)
2277        (progn
2278          (precompile name definition)
2279          (jvm-compile name definition))
2280        (progn
2281          (precompile name definition)
2282          ))))
2283
2284(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2285  `(progn
2286     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2287     (compile ',name)
2288     ',name))
2289
2290(mapc #'jvm-compile '(pool-add
2291                      pool-find-entry
2292                      pool-name
2293                      pool-get
2294                      compile-form))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.