source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 4776

Last change on this file since 4776 was 4776, checked in by piso, 18 years ago

OPTIMIZE-CODE: work in progress.

File size: 79.9 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.35 2003-11-16 03:07:21 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           push-value    store-value  ; 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  `(emit 'store-value))
435
436(defmacro emit-push-value ()
437;;   `(case *val*
438;;      (0
439;;       (emit 'aload_0))
440;;      (1
441;;       (emit 'aload_1))
442;;      (2
443;;       (emit 'aload_2))
444;;      (3
445;;       (emit 'aload_3))
446;;      (t
447;;       (emit 'aload *val*))))
448  `(emit 'push-value))
449
450(defun remove-store-value ()
451;;   (let* ((instruction (car *code*))
452;;          (opcode (instruction-opcode instruction))
453;;          slot)
454;;     (case opcode
455;;       (75
456;;        (setf slot 0))
457;;       (76
458;;        (setf slot 1))
459;;       (77
460;;        (setf slot 2))
461;;       (78
462;;        (setf slot 3))
463;;       (58
464;;        (setf slot (car (instruction-args instruction)))))
465;;     (when (and slot (= slot *val*))
466;;       (setf *code* (cdr *code*))
467;;       t)))
468  (let* ((instruction (car *code*))
469         (opcode (instruction-opcode instruction)))
470;;     (format t "REMOVE-STORE-VALUE called opcode = ~S~%" opcode)
471    (when (eql opcode 204) ; STORE-VALUE
472;;       (format t "removing STORE-VALUE~%")
473      (setf *code* (cdr *code*)))))
474
475(defconstant +lisp-class+ "org/armedbear/lisp/Lisp")
476(defconstant +lisp-object-class+ "org/armedbear/lisp/LispObject")
477(defconstant +lisp-object+ "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
478(defconstant +lisp-string+ "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
479(defconstant +lisp-symbol-class+ "org/armedbear/lisp/Symbol")
480(defconstant +lisp-thread-class+ "org/armedbear/lisp/LispThread")
481(defconstant +lisp-cons-class+ "org/armedbear/lisp/Cons")
482
483(defun emit-push-nil ()
484  (emit 'getstatic
485        +lisp-class+
486        "NIL"
487        +lisp-object+))
488
489(defun emit-push-t ()
490  (emit 'getstatic
491        +lisp-class+
492        "T"
493        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
494
495(defun emit-invokestatic (class-name method-name descriptor stack)
496  (assert stack)
497  (let ((instruction (emit 'invokestatic class-name method-name descriptor)))
498    (setf (instruction-stack instruction) stack)
499    (assert (eql (instruction-stack instruction) stack))))
500
501(defun emit-invokespecial (class-name method-name descriptor stack)
502  (let ((instruction (emit 'invokespecial class-name method-name descriptor)))
503    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
504
505(defun emit-invokevirtual (class-name method-name descriptor stack)
506  (let ((instruction (emit 'invokevirtual class-name method-name descriptor)))
507    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
508
509;; Index of local variable used to hold the current thread.
510(defvar *thread* nil)
511(defvar *thread-var-initialized* nil)
512
513(defun ensure-thread-var-initialized ()
514  (unless *thread-var-initialized*
515    ;; Put the code to initialize the local at the very beginning of the
516    ;; function, to guarantee that the local gets initialized even if the code
517    ;; at our current location is never executed, since the local may be
518    ;; referenced elsewhere too.
519    (let ((code *code*))
520      (setf *code* ())
521      (emit-invokestatic +lisp-thread-class+
522                         "currentThread"
523                         "()Lorg/armedbear/lisp/LispThread;"
524                         1)
525      (emit 'astore *thread*)
526      (setf *code* (append code *code*)))
527    (setf *thread-var-initialized* t)))
528
529(defun emit-clear-values ()
530  (ensure-thread-var-initialized)
531  (emit 'aload *thread*)
532  (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+ "clearValues" "()V" -1))
533
534(defun emit-invoke-method (method-name)
535  (unless (remove-store-value)
536    (emit-push-value))
537  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
538                      method-name
539                      "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
540                      0)
541  (emit-store-value))
542
543;; CODE is a list.
544(defun resolve-args (instruction)
545  (let ((opcode (instruction-opcode instruction))
546        (args (instruction-args instruction)))
547    (case opcode
548      (203 ; PUSH-VALUE
549       (case *val*
550         (0
551          (inst 42)) ; ALOAD_0
552         (1
553          (inst 43)) ; ALOAD_1
554         (2
555          (inst 44)) ; ALOAD_2
556         (3
557          (inst 45)) ; ALOAD_3
558         (t
559          (inst 25 *val*))))
560      (204 ; STORE-VALUE
561       (case *val*
562         (0
563          (inst 75)) ; ASTORE_0
564         (1
565          (inst 76)) ; ASTORE_1
566         (2
567          (inst 77)) ; ASTORE_2
568         (3
569          (inst 78)) ; ASTORE_3
570         (t
571          (inst 58 *val*))))
572      ((1 ; ACONST_NULL
573        42 ; ALOAD_0
574        43 ; ALOAD_1
575        44 ; ALOAD_2
576        45 ; ALOAD_3
577        50 ; AALOAD
578        75 ; ASTORE_0
579        76 ; ASTORE_1
580        77 ; ASTORE_2
581        78 ; ASTORE_3
582        83 ; AASTORE
583        87 ; POP
584        89 ; DUP
585        95 ; SWAP
586        153 ; IFEQ
587        154 ; IFNE
588        166 ; IF_ACMPNE
589        165 ; IF_ACMPEQ
590        167 ; GOTO
591        176 ; ARETURN
592        177 ; RETURN
593        202 ; LABEL
594        )
595       instruction)
596      (25 ; ALOAD
597       (let ((index (car args)))
598         (cond ((= index 0)
599                (inst 42)) ; ALOAD_O
600               ((= index 1)
601                (inst 43)) ; ALOAD_1
602               ((= index 2)
603                (inst 44)) ; ALOAD_2
604               ((= index 3)
605                (inst 45)) ; ALOAD_3
606               ((<= 0 index 255)
607                (inst 25 index))
608               (t
609                (error "ALOAD unsupported case")))))
610      (58 ; ASTORE
611       (let ((index (car args)))
612         (cond ((= index 0)
613                (inst 75)) ; ASTORE_O
614               ((= index 1)
615                (inst 76)) ; ASTORE_1
616               ((= index 2)
617                (inst 77)) ; ASTORE_2
618               ((= index 3)
619                (inst 78)) ; ASTORE_3
620               ((<= 0 index 255)
621                (inst 58 index))
622               (t
623                (error "ASTORE unsupported case")))))
624      ((178 ; GETSTATIC class-name field-name type-name
625        179 ; PUTSTATIC class-name field-name type-name
626        )
627       (let ((index (pool-field (first args) (second args) (third args))))
628         (inst opcode (u2 index))))
629      ((182 ; INVOKEVIRTUAL class-name method-name descriptor
630        183 ; INVOKESPECIAL class-name method-name descriptor
631        184 ; INVOKESTATIC class-name method-name descriptor
632        )
633       (let ((index (pool-method (first args) (second args) (third args))))
634;;          (inst opcode (u2 index))))
635         (setf (instruction-args instruction) (u2 index))
636         instruction))
637      ((189 ; ANEWARRAY class-name
638        193 ; INSTANCEOF
639        )
640       (let ((index (pool-class (first args))))
641         (inst opcode (u2 index))))
642      ((16 ; BIPUSH
643        17 ; SIPUSH
644        )
645       (let ((n (first args)))
646         (cond ((= n 0)
647                (inst 3)) ; ICONST_0
648               ((= n 1)
649                (inst 4)) ; ICONST_1
650               ((= n 2)
651                (inst 5)) ; ICONST_2
652               ((= n 3)
653                (inst 6)) ; ICONST_3
654               ((= n 4)
655                (inst 7)) ; ICONST_4
656               ((= n 5)
657                (inst 8)) ; ICONST_5
658               ((<= -128 n 127)
659                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
660               (t ; SIPUSH
661                (inst 17 (u2 n))))))
662      (18 ; LDC
663       (unless (= (length args) 1)
664         (error "wrong number of args for LDC"))
665       (if (> (car args) 255)
666           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
667           (inst opcode args)))
668      (t
669       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
670
671;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
672(defun resolve-opcodes (code)
673  (map 'vector #'resolve-args code))
674
675(defun branch-opcode-p (opcode)
676  (member opcode
677    '(153 ; IFEQ
678      154 ; IFNE
679      165 ; IF_ACMPEQ
680      166 ; IF_ACMPNE
681      167 ; GOTO
682      )))
683
684(defun stack-effect (opcode)
685  (case opcode
686    (203 ; PUSH-VALUE
687     1)
688    (204 ; STORE-VALUE
689     -1)
690    ((25 ; ALOAD
691      42 ; ALOAD_0
692      43 ; ALOAD_1
693      44 ; ALOAD_2
694      45 ; ALOAD_3
695      )
696     1)
697    ((58 ; ASTORE
698      75 ; ASTORE_0
699      76 ; ASTORE_1
700      77 ; ASTORE_2
701      78 ; ASTORE_3
702      )
703     -1)
704    (50 ; AALOAD
705     -1)
706    (83 ; AASTORE
707     -3)
708    ((1 ; ACONST_NULL
709      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
710      16 ; BIPUSH
711      17 ; SIPUSH
712      )
713     1)
714    (18 ; LDC
715     1)
716    (178 ; GETSTATIC
717     1)
718    (179 ; PUTSTATIC
719     -1)
720    (189 ; ANEWARRAY
721     0)
722    (193 ; INSTANCEOF
723     0)
724    ((153 ; IFEQ
725      154 ; IFNE
726      )
727     -1)
728    ((165 ; IF_ACMPEQ
729      166 ; IF_ACMPNE
730      )
731     -2)
732    ((167 ; GOTO
733      202 ; LABEL
734      )
735     0)
736    (89 ; DUP
737     1)
738    (95 ; SWAP
739     0)
740    (87 ; POP
741     -1)
742    (176 ; ARETURN
743     -1)
744    (177 ; RETURN
745     0)
746    (t
747     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%" opcode)
748     0)))
749
750(defun walk-code (code start-index depth)
751  (do* ((i start-index (1+ i))
752        (limit (length code)))
753       ((>= i limit) depth)
754    (let ((instruction (svref code i)))
755      (when (instruction-depth instruction)
756        (return-from walk-code))
757      (setf (instruction-depth instruction) depth)
758      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
759      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
760          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
761;;             (format t "target = ~S~%" target)
762            (walk-code code (symbol-value label) depth)
763            )
764          ()))))
765
766(defun analyze-stack ()
767  (sys::require-type *code* 'vector)
768  (dotimes (i (length *code*))
769    (let* ((instruction (svref *code* i))
770           (opcode (instruction-opcode instruction)))
771      (when (eql opcode 202)
772        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
773          (set label i)))
774      (unless (instruction-stack instruction)
775        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
776  (walk-code *code* 0 0)
777  (let ((max-stack 0))
778    (dotimes (i (length *code*))
779      (let ((instruction (svref *code* i)))
780        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
781;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
782    max-stack))
783
784(defun finalize-code ()
785  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
786
787(defun print-code()
788  (dotimes (i (length *code*))
789    (let ((instruction (svref *code* i)))
790      (format t "~A ~S~%"
791              (instr (instruction-opcode instruction))
792              (instruction-args instruction)))))
793
794(defun validate-labels ()
795  (dotimes (i (length *code*))
796    (let* ((instruction (svref *code* i))
797           (opcode (instruction-opcode instruction)))
798      (when (eql opcode 202)
799        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
800          (set label i))))))
801
802(defun optimize-code ()
803  (when *debug*
804    (format t "----- before optimization -----~%")
805    (print-code))
806  (loop
807    (let ((changed-p nil))
808      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
809      (let ((branch-targets ()))
810        (dotimes (i (length *code*))
811          (let ((instruction (svref *code* i)))
812            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
813              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
814;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
815        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
816        (dotimes (i (length *code*))
817          (let ((instruction (svref *code* i)))
818            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
819              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
820                (unless (member label branch-targets)
821                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
822                  (setf changed-p t)))))))
823      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
824      (dotimes (i (length *code*))
825        (let ((instruction (svref *code* i)))
826          (when (and (< i (1- (length *code*)))
827                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
828                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
829                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
830                                   (eq (car (instruction-args instruction))
831                                       (car (instruction-args next-instruction))))
832                              ;; GOTO next instruction.
833                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
834                              (setf changed-p t))
835                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
836                              ;; One GOTO right after another.
837                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
838                              (setf changed-p t))
839                              ))))))
840      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
841      ;; Reduce GOTOs.
842      (validate-labels)
843      (dotimes (i (length *code*))
844        (let ((instruction (svref *code* i)))
845          (when (eql (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
846            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
847                   (target-index (1+ (symbol-value label)))
848                   (instr1 (svref *code* target-index))
849                   (instr2 (if (eql (instruction-opcode instr1) 203) ; PUSH-VALUE
850                               (svref *code* (1+ target-index))
851                               nil)))
852              (when (and instr2 (eql (instruction-opcode instr2) 176)) ; ARETURN
853                (let ((previous-instruction (svref *code* (1- i))))
854                  (when (eql (instruction-opcode previous-instruction) 204) ; STORE-VALUE
855                    (setf (instruction-opcode previous-instruction) 176) ; ARETURN
856                    (setf (instruction-opcode instruction) 0)
857                    (setf changed-p t))))))))
858      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
859      ;; Look for sequence STORE-VALUE LOAD-VALUE ARETURN.
860      (dotimes (i (- (length *code*) 2))
861        (let ((instr1 (svref *code* i))
862              (instr2 (svref *code* (+ i 1)))
863              (instr3 (svref *code* (+ i 2))))
864          (when (and (eql (instruction-opcode instr1) 204)
865                     (eql (instruction-opcode instr2) 203)
866                     (eql (instruction-opcode instr3) 176))
867            (setf (instruction-opcode instr1) 176)
868            (setf (instruction-opcode instr2) 0)
869            (setf (instruction-opcode instr3) 0)
870            (setf changed-p t))))
871      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
872      (unless changed-p
873          (return))))
874  (when *debug*
875    (format t "----- after optimization -----~%")
876    (print-code)))
877
878(defvar *max-stack*)
879
880;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
881(defun code-bytes (code)
882  (let ((code (resolve-opcodes code))
883        (length 0))
884    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
885    (dotimes (i (length code))
886      (let* ((instruction (aref code i))
887             (opcode (instruction-opcode instruction)))
888        (if (= opcode 202) ; LABEL
889            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
890              (set label length))
891            (incf length (opcode-size opcode)))))
892    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
893    (let ((index 0))
894      (dotimes (i (length code))
895        (let ((instruction (aref code i)))
896          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
897            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
898                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
899              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
900          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
901            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
902    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
903    (let ((bytes (make-array length))
904          (index 0))
905      (dotimes (i (length code))
906        (let ((instruction (aref code i)))
907          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
908            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
909            (incf index)
910            (dolist (byte (instruction-args instruction))
911              (setf (svref bytes index) byte)
912              (incf index)))))
913      bytes)))
914
915(defun write-u1 (n)
916  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
917
918(defun write-u2 (n)
919  (write-byte (ash n -8) *stream*)
920  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
921
922(defun write-u4 (n)
923  (write-u2 (ash n -16))
924  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
925
926(defun write-utf8 (string)
927  (dotimes (i (length string))
928    (write-u1 (char-int (char string i)))))
929
930(defun write-cp-entry (entry)
931  (write-u1 (first entry))
932  (case (first entry)
933    (1
934     (write-u2 (second entry))
935     (write-utf8 (third entry)))
936    ((5 6)
937     (write-u4 (second entry))
938     (write-u4 (third entry)))
939    ((9 10 11 12)
940     (write-u2 (second entry))
941     (write-u2 (third entry)))
942    ((7 8)
943     (write-u2 (second entry)))
944    (t
945     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
946  ))
947
948(defun write-pool ()
949  (write-u2 *pool-count*)
950  (dolist (entry (reverse *pool*))
951    (write-cp-entry entry)))
952
953(defstruct field
954  access-flags
955  name
956  descriptor
957  name-index
958  descriptor-index)
959
960(defstruct method
961  access-flags
962  name
963  descriptor
964  name-index
965  descriptor-index
966  max-stack
967  max-locals
968  code)
969
970(defun make-constructor (super name args body)
971  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
972                                   :descriptor "()V"))
973         (*code* ()))
974    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
975    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
976    (setf (method-max-locals constructor) 1)
977    (cond (*hairy-arglist-p*
978           (emit 'aload_0) ;; this
979           (emit 'aconst_null) ;; name
980           (let ((s (format nil "~S" args)))
981             (emit 'ldc
982                   (pool-string s))
983             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
984                                "readObjectFromString"
985                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
986                                0))
987           (emit-push-nil) ;; body
988           (emit 'aconst_null) ;; environment
989           (emit-invokespecial super
990                               "<init>"
991                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
992                               -4))
993          (t
994           (emit 'aload_0)
995           (emit-invokespecial super
996                               "<init>"
997                               "()V"
998                               0)))
999    (setf *code* (append *static-code* *code*))
1000    (emit 'return)
1001    (finalize-code)
1002    (optimize-code)
1003    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
1004    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
1005    constructor))
1006
1007(defun write-code-attr (method)
1008  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
1009         (code (method-code method))
1010         (code-length (length code))
1011         (length (+ code-length 12))
1012         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
1013         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
1014    (write-u2 name-index)
1015    (write-u4 length)
1016    (write-u2 max-stack)
1017    (write-u2 max-locals)
1018    (write-u4 code-length)
1019    (dotimes (i code-length)
1020      (write-u1 (svref code i)))
1021    (write-u2 0) ; exception table length
1022    (write-u2 0) ; attributes count
1023    ))
1024
1025(defun write-method (method)
1026  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
1027  (write-u2 (method-name-index method))
1028  (write-u2 (method-descriptor-index method))
1029  (write-u2 1) ; attributes count
1030  (write-code-attr method))
1031
1032(defun write-field (field)
1033  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1034  (write-u2 (field-name-index field))
1035  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1036  (write-u2 0)) ; attributes count
1037
1038(defun declare-field (name descriptor)
1039  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1040    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1041    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1042    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1043    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1044
1045(defun sanitize (symbol)
1046  (let* ((input (symbol-name symbol))
1047         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1048    (dotimes (i (length input))
1049      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1050        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1051               (vector-push c output))
1052              ((eql c #\-)
1053               (vector-push #\_ output)))))
1054    (when (plusp (length output))
1055      output)))
1056
1057(defvar *declared-symbols* ())
1058(defvar *declared-functions* ())
1059
1060(defun declare-symbol (symbol)
1061  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1062    (unless g
1063      (let ((*code* *static-code*)
1064            (s (sanitize symbol)))
1065        (setq g (symbol-name (gensym)))
1066        (when s
1067          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1068        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
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        (emit 'putstatic
1078              *this-class*
1079              g
1080              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1081        (setq *static-code* *code*)
1082        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1083    g))
1084
1085(defun declare-function (symbol)
1086  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1087    (unless f
1088      (setf f (symbol-name (gensym)))
1089      (let ((s (sanitize symbol)))
1090        (when s
1091          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1092      (let ((*code* *static-code*)
1093            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1094        (cond (g
1095               (emit 'getstatic
1096                     *this-class*
1097                     g
1098                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1099              (t
1100               (emit 'ldc
1101                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1102               (emit 'ldc
1103                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1104               (emit-invokestatic +lisp-class+
1105                                  "internInPackage"
1106                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1107                                  -1)))
1108        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1109        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1110                            "getSymbolFunctionOrDie"
1111                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1112                            0)
1113        (emit 'putstatic
1114              *this-class*
1115              f
1116              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1117        (setq *static-code* *code*)
1118        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1119    f))
1120
1121(defun declare-keyword (symbol)
1122  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1123        (*code* *static-code*))
1124    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1125    (emit 'ldc
1126          (pool-string (symbol-name symbol)))
1127    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1128                       "internKeyword"
1129                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1130                       0)
1131    (emit 'putstatic
1132          *this-class*
1133          g
1134          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1135    (setq *static-code* *code*)
1136    g))
1137
1138(defun declare-object-as-string (obj)
1139  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1140        (s (format nil "~S" obj))
1141        (*code* *static-code*))
1142    (declare-field g +lisp-object+)
1143    (emit 'ldc
1144          (pool-string s))
1145    (emit-invokestatic +lisp-class+
1146                       "readObjectFromString"
1147                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1148                       0)
1149    (emit 'putstatic
1150          *this-class*
1151          g
1152          +lisp-object+)
1153    (setq *static-code* *code*)
1154    g))
1155
1156(defun declare-object (obj)
1157  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1158    (sys::remember key obj)
1159    (let* ((g1 (declare-string key))
1160           (g2 (symbol-name (gensym)))
1161           (*code* *static-code*))
1162      (declare-field g2 +lisp-object+)
1163      (emit 'getstatic
1164            *this-class*
1165            g1
1166            +lisp-string+)
1167      (emit 'dup)
1168      (emit-invokestatic +lisp-class+
1169                         "recall"
1170                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1171                         0)
1172      (emit 'putstatic
1173            *this-class*
1174            g2
1175            +lisp-object+)
1176      (emit-invokestatic +lisp-class+
1177                         "forget"
1178                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1179                         -1)
1180      (setq *static-code* *code*)
1181      g2)))
1182
1183(defun declare-string (string)
1184  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1185        (*code* *static-code*))
1186    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1187    (emit 'ldc
1188          (pool-string string))
1189    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1190                       "getInstance"
1191                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1192                       0)
1193    (emit 'putstatic
1194          *this-class*
1195          g
1196          +lisp-string+)
1197    (setq *static-code* *code*)
1198    g))
1199
1200(defun compile-constant (form)
1201  (cond
1202   ((sys::fixnump form)
1203    (let ((n form))
1204      (cond ((zerop n)
1205             (emit 'getstatic
1206                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1207                   "ZERO"
1208                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1209             (emit-store-value))
1210            ((= n 1)
1211             (emit 'getstatic
1212                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1213                   "ONE"
1214                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1215             (emit-store-value))
1216            ((= n 2)
1217             (emit 'getstatic
1218                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1219                   "TWO"
1220                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1221             (emit-store-value))
1222            (t
1223             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1224               (emit 'getstatic
1225                     *this-class*
1226                     g
1227                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1228               (emit-store-value))))))
1229   ((numberp form)
1230    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1231      (emit 'getstatic
1232            *this-class*
1233            g
1234            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1235      (emit-store-value)))
1236   ((vectorp form)
1237    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1238      (emit 'getstatic
1239            *this-class*
1240            g
1241            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1242      (emit-store-value)))
1243   ((stringp form)
1244    (let ((g (declare-string form)))
1245      (emit 'getstatic
1246            *this-class*
1247            g
1248            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1249      (emit-store-value)))
1250   ((characterp form)
1251    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1252      (emit 'getstatic
1253            *this-class*
1254            g
1255            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1256      (emit-store-value)))
1257   ((symbolp form)
1258    (when (null (symbol-package form))
1259      ;; An uninterned symbol.
1260      (let ((g (declare-object form)))
1261        (emit 'getstatic
1262              *this-class*
1263              g
1264              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1265        (emit-store-value))))
1266   (t
1267    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1268
1269(defun compile-binary-operation (op args)
1270  (compile-form (first args))
1271  (unless (remove-store-value)
1272    (emit-push-value))
1273  (compile-form (second args))
1274  (unless (remove-store-value)
1275    (emit-push-value))
1276  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1277                      op
1278                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1279                      -1)
1280  (emit-store-value))
1281
1282(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1283
1284(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1285(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1286(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1287(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1288(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1289(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1290(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1291(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1292(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1293(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1294(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1295(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1296(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1297(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1298(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1299(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1300(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1301(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1302(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1303(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1304(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1305(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1306(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1307(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1308(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1309(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1310(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1311(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1312(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1313(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1314(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1315(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1316(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1317(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1318(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1319
1320
1321(defun compile-function-call-1 (fun args)
1322  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1323    (when s
1324      (compile-form (first args))
1325      (emit-invoke-method s)
1326      (return-from compile-function-call-1 t)))
1327    nil)
1328
1329(defun compile-function-call-2 (fun args)
1330  (case fun
1331    (EQ
1332     (compile-form (first args))
1333     (unless (remove-store-value)
1334       (emit-push-value))
1335     (compile-form (second args))
1336     (unless (remove-store-value)
1337       (emit-push-value))
1338     (let ((label1 (gensym))
1339           (label2 (gensym)))
1340       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1341       (emit-push-nil)
1342       (emit 'goto `,label2)
1343       (emit 'label `,label1)
1344       (emit-push-t)
1345       (emit 'label `,label2))
1346     (emit-store-value)
1347     t)
1348    (EQL
1349     (compile-binary-operation "EQL" args)
1350     t)
1351    (+
1352     (compile-binary-operation "add" args)
1353     t)
1354    (-
1355     (compile-binary-operation "subtract" args)
1356     t)
1357    (/
1358     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1359     t)
1360    (*
1361     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1362     t)
1363    (<
1364     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1365     t)
1366    (<=
1367     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1368     t)
1369    (>
1370     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1371     t)
1372    (>=
1373     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1374     t)
1375    (=
1376     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1377     t)
1378    (/=
1379     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1380     t)
1381    (AREF
1382     (compile-binary-operation "AREF" args)
1383     t)
1384    (LIST
1385     (compile-form (first args))
1386     (unless (remove-store-value)
1387       (emit-push-value))
1388     (compile-form (second args))
1389     (unless (remove-store-value)
1390       (emit-push-value))
1391     (emit-invokestatic +lisp-class+
1392                        "list2"
1393                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1394                        -1)
1395     (emit-store-value)
1396     t)
1397    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1398     (compile-binary-operation "typep" args))
1399    (t
1400     nil)))
1401
1402(defun compile-function-call-3 (fun args)
1403  (case fun
1404    (LIST
1405     (compile-form (first args))
1406     (unless (remove-store-value)
1407       (emit-push-value))
1408     (compile-form (second args))
1409     (unless (remove-store-value)
1410       (emit-push-value))
1411     (compile-form (third args))
1412     (unless (remove-store-value)
1413       (emit-push-value))
1414     (emit-invokestatic +lisp-class+
1415                        "list3"
1416                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1417                        -2)
1418     (emit-store-value)
1419     t)
1420    (t
1421     nil)))
1422
1423(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1424                                    (find-package "SYSTEM")
1425                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1426
1427(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1428;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1429  (unless (symbolp fun)
1430    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1431  (let ((numargs (length args)))
1432    (cond ((= numargs 1)
1433           (when (compile-function-call-1 fun args)
1434             (return-from compile-function-call)))
1435          ((= numargs 2)
1436           (when (compile-function-call-2 fun args)
1437             (return-from compile-function-call)))
1438          ((= numargs 3)
1439           (when (compile-function-call-3 fun args)
1440             (return-from compile-function-call))))
1441
1442    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1443    ;; compiled function!
1444    (resolve fun)
1445
1446    (cond
1447     ((eq fun *defun-name*)
1448      (emit 'aload 0)) ; this
1449     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1450      (let ((f (declare-function fun)))
1451        (emit 'getstatic
1452              *this-class*
1453              f
1454              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1455     (t
1456      (let ((g (declare-symbol fun)))
1457        (emit 'getstatic
1458              *this-class*
1459              g
1460              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1461      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1462                          "getSymbolFunctionOrDie"
1463                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1464                          0)))
1465    (case numargs
1466      (0
1467       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1468                           "execute"
1469                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1470                           0))
1471      (1
1472       (compile-form (first args))
1473       (unless (remove-store-value)
1474         (emit-push-value))
1475       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1476                           "execute"
1477                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1478                           -1))
1479      (2
1480       (compile-form (first args))
1481       (unless (remove-store-value)
1482         (emit-push-value))
1483       (compile-form (second args))
1484       (unless (remove-store-value)
1485         (emit-push-value))
1486       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1487                           "execute"
1488                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1489                           -2))
1490      (3
1491       (compile-form (first args))
1492       (unless (remove-store-value)
1493         (emit-push-value))
1494       (compile-form (second args))
1495       (unless (remove-store-value)
1496         (emit-push-value))
1497       (compile-form (third args))
1498       (unless (remove-store-value)
1499         (emit-push-value))
1500       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1501                           "execute"
1502                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1503                           -3))
1504      (t
1505       (emit 'sipush (length args))
1506       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1507       (let ((i 0))
1508         (dolist (form args)
1509           (emit 'dup)
1510           (emit 'sipush i)
1511           (compile-form form)
1512           (unless (remove-store-value)
1513             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1514           (emit 'aastore) ; store value in array
1515           (incf i))) ; array left on stack here
1516       ;; Stack: function array-ref
1517       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1518                           "execute"
1519                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1520                           -1)))
1521    (if for-effect
1522        (emit 'pop)
1523        (emit-store-value))))
1524
1525(defun compile-test (form)
1526  ;; Use a Java boolean if possible.
1527  (when (consp form)
1528    (case (length form)
1529      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1530           (compile-form (second form))
1531           (unless (remove-store-value)
1532             (emit-push-value))
1533           (emit-push-nil)
1534           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1535         (when (eq (car form) 'SYMBOLP)
1536           (compile-form (second form))
1537           (unless (remove-store-value)
1538             (emit-push-value))
1539           (emit 'instanceof +lisp-symbol-class+)
1540           (return-from compile-test 'ifeq))
1541         (when (eq (car form) 'CONSP)
1542           (compile-form (second form))
1543           (unless (remove-store-value)
1544             (emit-push-value))
1545           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1546           (return-from compile-test 'ifeq))
1547         (when (eq (car form) 'ATOM)
1548           (compile-form (second form))
1549           (unless (remove-store-value)
1550             (emit-push-value))
1551           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1552           (return-from compile-test 'ifne))
1553         (let ((s (cdr (assq (car form)
1554                             '((EVENP     . "evenp")
1555                               (FLOATP    . "floatp")
1556                               (INTEGERP  . "integerp")
1557                               (MINUSP    . "minusp")
1558                               (LISTP     . "listp")
1559                               (NUMBERP   . "numberp")
1560                               (ODDP      . "oddp")
1561                               (PLUSP     . "plusp")
1562                               (RATIONALP . "rationalp")
1563                               (REALP     . "realp")
1564                               (VECTORP   . "vectorp")
1565                               (ZEROP     . "zerop")
1566                               )))))
1567           (when s
1568             (compile-form (second form))
1569             (unless (remove-store-value)
1570               (emit-push-value))
1571             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1572                                 s
1573                                 "()Z"
1574                                 0)
1575             (return-from compile-test 'ifeq))))
1576      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1577           (compile-form (second form))
1578           (unless (remove-store-value)
1579             (emit-push-value))
1580           (compile-form (third form))
1581           (unless (remove-store-value)
1582             (emit-push-value))
1583           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1584         (let ((s (cdr (assq (car form)
1585                             '((=      . "isEqualTo")
1586                               (/=     . "isNotEqualTo")
1587                               (<      . "isLessThan")
1588                               (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1589                               (>      . "isGreaterThan")
1590                               (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1591                               (EQL    . "eql")
1592                               (EQUAL  . "equal")
1593                               (EQUALP . "equalp")
1594                               )))))
1595           (when s
1596             (compile-form (second form))
1597             (unless (remove-store-value)
1598               (emit-push-value))
1599             (compile-form (third form))
1600             (unless (remove-store-value)
1601               (emit-push-value))
1602             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1603                                 s
1604                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1605                                 -1)
1606             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1607  ;; Otherwise...
1608  (compile-form form)
1609  (unless (remove-store-value)
1610    (emit-push-value))
1611  (emit-clear-values)
1612  (emit-push-nil)
1613  'if_acmpeq)
1614
1615(defun compile-if (form for-effect)
1616  (let* ((test (second form))
1617         (consequent (third form))
1618         (alternate (fourth form))
1619         (label1 (gensym))
1620         (label2 (gensym)))
1621    (emit (compile-test test) `,label1)
1622    (compile-form consequent for-effect)
1623    (emit 'goto `,label2)
1624    (emit 'label `,label1)
1625    (compile-form alternate for-effect)
1626    (emit 'label `,label2)))
1627
1628(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1629  (compile-form (second form))
1630  (unless (remove-store-value)
1631    (emit-push-value))
1632  (emit-invokestatic +lisp-class+
1633                     "multipleValueList"
1634                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1635                     0)
1636  (emit-store-value))
1637
1638(defun compile-let/let* (form for-effect)
1639  (let* ((saved-fp (fill-pointer *locals*))
1640         (varlist (second form))
1641         (specialp nil)
1642         env-var)
1643    ;; Are we going to bind any special variables?
1644    (dolist (varspec varlist)
1645      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1646        (when (special-variable-p var)
1647          (setq specialp t)
1648          (return))))
1649    ;; If so...
1650    (when specialp
1651      ;; Save current dynamic environment.
1652      (setq env-var (vector-push nil *locals*))
1653      (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1654      (ensure-thread-var-initialized)
1655      (emit 'aload *thread*)
1656      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1657                          "getDynamicEnvironment"
1658                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1659                          0)
1660      (emit 'astore env-var))
1661    (ecase (car form)
1662      (LET
1663       (compile-let-vars varlist))
1664      (LET*
1665       (compile-let*-vars varlist)))
1666    ;; Body of LET.
1667    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1668        ((null (cdr body))
1669         (compile-form (car body) nil))
1670      (compile-form (car body) t))
1671    (when specialp
1672      ;; Restore dynamic environment.
1673      (emit 'aload *thread*)
1674      (emit 'aload env-var)
1675      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1676                          "setDynamicEnvironment"
1677                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1678                          -2))
1679    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1680    ;; bindings will again be available.
1681    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1682
1683(defun compile-let-vars (varlist)
1684  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1685  ;; on the stack.
1686  (let ((last-push-was-nil nil))
1687    (dolist (varspec varlist)
1688      (let (var initform)
1689        (if (consp varspec)
1690            (setq var (car varspec)
1691                  initform (cadr varspec))
1692            (setq var varspec
1693                  initform nil))
1694        (cond (initform
1695               (compile-form initform)
1696               (emit-push-value)
1697               (setf last-push-was-nil nil))
1698              (t
1699               (if last-push-was-nil
1700                   (emit 'dup)
1701                   (emit-push-nil))
1702               (setf last-push-was-nil t))))))
1703  ;; Add local variables to local variables vector.
1704  (dolist (varspec varlist)
1705    (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1706      (unless (special-variable-p var)
1707        (vector-push var *locals*))))
1708  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1709  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1710  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1711  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1712  ;; in reverse order.
1713  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1714        (varspec (car varlist) (car varlist))
1715        (var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1716        (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1717       ((null varlist))
1718    (cond ((special-variable-p var)
1719           (let ((g (declare-symbol var)))
1720             (emit 'getstatic
1721                   *this-class*
1722                   g
1723                   "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1724             (emit 'swap)
1725             (emit-invokestatic +lisp-class+
1726                                "bindSpecialVariable"
1727                                "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1728                                -2)))
1729          (t
1730           (emit 'astore i)))))
1731
1732(defun compile-let*-vars (varlist)
1733  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1734  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1735    (dolist (varspec varlist)
1736      (let (var initform)
1737        (if (consp varspec)
1738            (setq var (car varspec)
1739                  initform (cadr varspec))
1740            (setq var varspec
1741                  initform nil))
1742        (cond (initform
1743               (compile-form initform)
1744               (emit-push-value))
1745              (t
1746               (emit-push-nil)))
1747        (cond ((special-variable-p var)
1748               (let ((g (declare-symbol var)))
1749                 (emit 'getstatic
1750                       *this-class*
1751                       g
1752                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1753                 (emit 'swap)
1754                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1755                                    "bindSpecialVariable"
1756                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1757                                    -2)))
1758              (t
1759               (emit 'astore i)
1760               (vector-push var *locals*)
1761               (incf i))))))
1762  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1763
1764(defvar *tags* ())
1765
1766(defstruct tag name label)
1767
1768(defun label-for-tag (name)
1769  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1770;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1771    (when index
1772      (tag-label (aref *tags* index)))))
1773
1774(defun compile-tagbody (form for-effect)
1775  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1776        (body (cdr form)))
1777    ;; Scan for tags.
1778    (dolist (f body)
1779      (when (atom f)
1780        (let ((name f)
1781              (label (gensym)))
1782          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1783    (dolist (f body)
1784      (cond ((atom f)
1785             (let ((label (label-for-tag f)))
1786               (unless label
1787                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1788               (emit 'label label)))
1789            (t
1790             (compile-form f t))))
1791    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1792  ;; TAGBODY returns NIL.
1793  (emit-push-nil)
1794  (emit-store-value))
1795
1796(defun compile-go (form for-effect)
1797  (let* ((name (cadr form))
1798         (label (label-for-tag name)))
1799    (unless label
1800      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1801  (emit 'goto label)))
1802
1803(defun compile-block (form for-effect)
1804   (let* ((rest (cdr form))
1805          (block-label (car rest))
1806          (block-exit (gensym))
1807          (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1808     (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1809         ((null forms))
1810       (compile-form (car forms) (cdr forms)))
1811     (emit 'label `,block-exit)))
1812
1813(defun compile-progn (form for-effect)
1814  (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1815      ((null forms))
1816    (compile-form (car forms) (cdr forms))))
1817
1818(defun compile-setq (form for-effect)
1819  (unless (= (length form) 3)
1820    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1821  (let* ((rest (cdr form))
1822         (sym (car rest))
1823         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1824    (when index
1825      (compile-form (cadr rest))
1826      (unless (remove-store-value)
1827        (emit-push-value))
1828      (cond (for-effect
1829             (emit 'astore index))
1830            (t
1831             (emit 'dup)
1832             (emit 'astore index)
1833             (emit-store-value)))
1834      (return-from compile-setq))
1835    ;; index is NIL, look in *args* ...
1836    (setq index (position sym *args*))
1837    (when index
1838      (cond (*using-arg-array*
1839             (emit 'aload 1)
1840             (emit 'bipush index)
1841             (compile-form (cadr rest))
1842             (emit-push-value)
1843             (emit 'aastore))
1844            (t
1845             (compile-form (cadr rest))
1846             (emit-push-value)
1847             (emit 'astore (1+ index))))
1848      (return-from compile-setq))
1849    ;; still not found
1850    ;; must be a global variable
1851    (let ((g (declare-symbol sym)))
1852      (emit 'getstatic
1853            *this-class*
1854            g
1855            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1856      (compile-form (cadr rest))
1857      (unless (remove-store-value)
1858        (emit-push-value))
1859      (emit-invokestatic +lisp-class+
1860                         "setSpecialVariable"
1861                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1862                         -1)
1863      (emit-store-value))))
1864
1865(defun compile-quote (form for-effect)
1866   (let ((obj (second form)))
1867     (cond ((null obj)
1868            (emit-push-nil)
1869            (emit-store-value))
1870           ((symbolp obj)
1871            (if (symbol-package obj)
1872                (let ((g (declare-symbol obj)))
1873                  (emit 'getstatic
1874                        *this-class*
1875                        g
1876                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1877                  (emit-store-value))
1878                (compile-constant obj)))
1879           ((listp obj)
1880            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1881              (emit 'getstatic
1882                    *this-class*
1883                    g
1884                    +lisp-object+)
1885              (emit-store-value)))
1886           ((constantp obj)
1887            (compile-constant obj))
1888           (t
1889            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
1890
1891(defun compile-declare (form for-effect)
1892  ;; Nothing to do.
1893  )
1894
1895(defun compile-function (form for-effect)
1896   (let ((obj (second form)))
1897     (cond ((symbolp obj)
1898            (let ((g (declare-symbol obj)))
1899              (emit 'getstatic
1900                    *this-class*
1901                    g
1902                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1903              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1904                                  "getSymbolFunctionOrDie"
1905                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1906                                  0)
1907              (emit-store-value)))
1908           #+nil
1909           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
1910            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
1911            ;; and pass it to coerceToFunction().
1912            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1913              (emit 'getstatic
1914                    *this-class*
1915                    g
1916                    +lisp-object+)
1917              (emit-invokestatic +lisp-class+
1918                                 "coerceToFunction"
1919                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
1920                                 0)
1921              (emit-store-value)))
1922           (t
1923            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
1924
1925(defun compile-return-from (form for-effect)
1926   (let* ((rest (cdr form))
1927          (block-label (car rest))
1928          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
1929          (result-form (cadr rest)))
1930     (unless block-exit
1931       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
1932     (compile-form result-form)
1933     (emit 'goto `,block-exit)))
1934
1935(defun compile-plus (form for-effect)
1936  (let* ((args (cdr form))
1937         (len (length args)))
1938    (case len
1939      (2
1940       (let ((first (first args))
1941             (second (second args)))
1942         (cond
1943          ((eql first 1)
1944           (compile-form second)
1945           (emit-invoke-method "incr"))
1946          ((eql second 1)
1947           (compile-form first)
1948           (emit-invoke-method "incr"))
1949          (t
1950           (compile-binary-operation "add" args)))))
1951      (t
1952       (compile-function-call '+ args)))))
1953
1954(defun compile-minus (form for-effect)
1955  (let* ((args (cdr form))
1956         (len (length args)))
1957    (case len
1958      (2
1959       (let ((first (first args))
1960             (second (second args)))
1961         (cond
1962          ((eql second 1)
1963           (compile-form first)
1964           (emit-invoke-method "decr"))
1965          (t
1966           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
1967      (t
1968       (compile-function-call '- args)))))
1969
1970(defun compile-variable-ref (form)
1971  (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
1972    (when index
1973      (emit 'aload index)
1974      (emit-store-value)
1975      (return-from compile-variable-ref)))
1976  ;; Not found in locals; look in args.
1977  (let ((index (position form *args*)))
1978    (when index
1979      (cond (*using-arg-array*
1980             (emit 'aload 1)
1981             (emit 'bipush index)
1982             (emit 'aaload)
1983             (emit-store-value)
1984             (return-from compile-variable-ref))
1985            (t
1986             (emit 'aload (1+ index))
1987             (emit-store-value)
1988             (return-from compile-variable-ref)))))
1989
1990  ;; Otherwise it must be a global variable.
1991  (let ((g (declare-symbol form)))
1992    (emit 'getstatic
1993          *this-class*
1994          g
1995          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1996    (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1997                        "symbolValue"
1998                        "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1999                        0)
2000    (emit-store-value)
2001    (return-from compile-variable-ref)))
2002
2003;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
2004(defun compile-form (form &optional for-effect)
2005  (cond
2006   ((consp form)
2007    (let ((op (car form))
2008          (args (cdr form)))
2009      (when (macro-function op)
2010        (compile-form (macroexpand form))
2011        (return-from compile-form))
2012      (when (symbolp op)
2013        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
2014          (when handler
2015            (funcall handler form for-effect)
2016            (return-from compile-form))))
2017      (cond
2018       ((special-operator-p op)
2019        (error "COMPILE-FORM unhandled special operator ~S" op))
2020       (t ; Function call.
2021        (compile-function-call op args for-effect)))))
2022   ((eq form '())
2023    (unless for-effect
2024      (emit-push-nil)
2025      (emit-store-value)))
2026   ((eq form t)
2027    (unless for-effect
2028      (emit-push-t)
2029      (emit-store-value)))
2030   ((symbolp form)
2031    (when (keywordp form)
2032      (let ((g (declare-keyword form)))
2033        (emit 'getstatic
2034              *this-class*
2035              g
2036              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
2037      (emit-store-value)
2038      (return-from compile-form))
2039
2040    (compile-variable-ref form))
2041   ((constantp form)
2042    (unless for-effect
2043      (compile-constant form)))
2044   (t
2045    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
2046
2047;; Returns descriptor.
2048(defun analyze-args (args)
2049  (assert (not (memq '&AUX args)))
2050  (when (or (memq '&KEY args)
2051            (memq '&OPTIONAL args)
2052            (memq '&REST args))
2053    (setq *using-arg-array* t)
2054    (setq *hairy-arglist-p* t)
2055    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2056  (case (length args)
2057    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2058    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2059    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2060    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2061    (t (setq *using-arg-array* t)
2062       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2063
2064(defun compile-defun (name form)
2065  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2066    (return-from compile-defun nil))
2067  (setf form (precompile-form form t))
2068  (let* ((*defun-name* name)
2069         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2070         (*declared-functions* (make-hash-table))
2071         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2072         (args (cadr form))
2073         (body (cddr form))
2074         (*using-arg-array* nil)
2075         (*hairy-arglist-p* nil)
2076         (descriptor (analyze-args args))
2077         (execute-method (make-method :name "execute"
2078                                      :descriptor descriptor))
2079         (*code* ())
2080         (*static-code* ())
2081         (*fields* ())
2082         (*blocks* ())
2083         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2084         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2085         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2086         (*max-locals* 0)
2087         (*pool* ())
2088         (*pool-count* 1)
2089         (*val* nil)
2090         (*thread* nil)
2091         (*thread-var-initialized* nil))
2092    (setf (method-name-index execute-method)
2093          (pool-name (method-name execute-method)))
2094    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2095          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2096    (if *hairy-arglist-p*
2097        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2098               (vars (sys::varlist fun)))
2099          (dolist (var vars)
2100            (vector-push var *args*)))
2101        (dolist (arg args)
2102          (vector-push arg *args*)))
2103    (if *using-arg-array*
2104        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2105        ;; first available slot is 2.
2106        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2107        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2108        ;; for args.
2109        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2110    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2111    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2112    (incf (fill-pointer *locals*))
2113    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2114    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2115    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2116    (incf (fill-pointer *locals*))
2117    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2118    (when *hairy-arglist-p*
2119      (emit 'aload_0)
2120      (emit 'aload_1)
2121      (emit-invokevirtual *this-class*
2122                          "processArgs"
2123                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2124                          -1)
2125      (emit 'astore_1))
2126    (dolist (f body)
2127      (compile-form f))
2128    (unless (remove-store-value)
2129      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2130    (emit 'areturn)
2131    (finalize-code)
2132    (optimize-code)
2133    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2134    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2135;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2136    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2137
2138    (let* ((super
2139            (if *hairy-arglist-p*
2140                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2141                (case (length args)
2142                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2143                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2144                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2145                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2146                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2147           (this-index (pool-class *this-class*))
2148           (super-index (pool-class super))
2149           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2150      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2151
2152      ;; Write class file (out.class in current directory).
2153      (with-open-file (*stream* "out.class"
2154                                :direction :output
2155                                :element-type 'unsigned-byte
2156                                :if-exists :supersede)
2157        (write-u4 #xCAFEBABE)
2158        (write-u2 3)
2159        (write-u2 45)
2160        (write-pool)
2161        ;; access flags
2162        (write-u2 #x21)
2163        (write-u2 this-index)
2164        (write-u2 super-index)
2165        ;; interfaces count
2166        (write-u2 0)
2167        ;; fields count
2168        (write-u2 (length *fields*))
2169        ;; fields
2170        (dolist (field *fields*)
2171          (write-field field))
2172        ;; methods count
2173        (write-u2 2)
2174        ;; methods
2175        (write-method execute-method)
2176        (write-method constructor)
2177        ;; attributes count
2178        (write-u2 0))))
2179  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2180
2181(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2182  (if (and (consp definition-designator)
2183           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2184      definition-designator
2185      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2186        (function-lambda-expression definition-designator)
2187        (when closure-p
2188          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2189  (unless lambda-expression
2190    (error "can't find a definition"))
2191        lambda-expression)))
2192
2193(defun load-verbose-prefix ()
2194  (with-output-to-string (s)
2195    (princ #\; s)
2196    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2197      (princ #\space s))))
2198
2199(defun jvm-compile (name &optional definition)
2200  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2201    (when name
2202      (format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2203      (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2204        (format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2205        (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2206      (unless (symbolp name)
2207        (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2208        (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2209    (unless definition
2210      (resolve name)
2211      (setf definition (fdefinition name))
2212      (when (compiled-function-p definition)
2213        (when name
2214          (format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2215        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2216    (handler-case
2217        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2218                              (symbol-package name)
2219                              *package*))
2220               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2221               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2222          (when (and name (functionp compiled-definition))
2223            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2224            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2225            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2226            (if (macro-function name)
2227                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2228                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2229          (when name
2230            (format t "~A Compiled ~S~%" prefix name))
2231          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2232      (error (c)
2233             (format t "Error: ~S~%" c)
2234             (when name (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2235             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2236
2237(defun jvm-compile-package (package-designator)
2238  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2239                 package-designator
2240                 (find-package package-designator))))
2241      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2242        (when (fboundp sym)
2243          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2244            ;; Force autoload to be resolved.
2245            (resolve sym)
2246            (let ((f (fdefinition sym)))
2247              (unless (compiled-function-p f)
2248                (jvm-compile sym)))))))
2249  t)
2250
2251(defun install-handler (fun &optional handler)
2252  (let ((handler (or handler
2253                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2254    (unless (and handler (fboundp handler))
2255      (error "no handler for ~S" fun))
2256    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2257
2258(mapc #'install-handler '(block
2259                          declare
2260                          function
2261                          go
2262                          if
2263                          multiple-value-list
2264                          progn
2265                          quote
2266                          return-from
2267                          setq
2268                          tagbody))
2269
2270(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2271(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2272(install-handler '+    'compile-plus)
2273(install-handler '-    'compile-minus)
2274
2275(defun process-optimization-declarations (forms)
2276  (let (alist ())
2277    (dolist (form forms)
2278      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2279        (return))
2280      (let ((decl (cadr form)))
2281        (when (eq (car decl) 'optimize)
2282          (dolist (spec (cdr decl))
2283            (let ((val 3)
2284                  (quantity spec))
2285              (if (consp spec)
2286                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2287              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2288                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2289    alist))
2290
2291(defun compile (name &optional definition)
2292  (if (consp name)
2293      (return-from compile (values name nil nil)))
2294  (if (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2295      (return-from compile (values name nil nil)))
2296  (unless definition
2297    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2298                         (fdefinition name))))
2299  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2300        (speed nil))
2301    (when (eq (car expr) 'lambda)
2302      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2303        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2304    (if (eql speed 3)
2305        (progn
2306          (precompile name definition)
2307          (jvm-compile name definition))
2308        (progn
2309          (precompile name definition)
2310          ))))
2311
2312(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2313  `(progn
2314     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2315     (compile ',name)
2316     ',name))
2317
2318(mapc #'jvm-compile '(pool-add
2319                      pool-find-entry
2320                      pool-name
2321                      pool-get
2322                      compile-form))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.