source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 4800

Last change on this file since 4800 was 4800, checked in by piso, 18 years ago

Work in progress.

File size: 82.4 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.43 2003-11-17 02:27:16 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      t)))
475
476(defconstant +lisp-class+ "org/armedbear/lisp/Lisp")
477(defconstant +lisp-object-class+ "org/armedbear/lisp/LispObject")
478(defconstant +lisp-object+ "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
479(defconstant +lisp-string+ "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
480(defconstant +lisp-symbol-class+ "org/armedbear/lisp/Symbol")
481(defconstant +lisp-thread-class+ "org/armedbear/lisp/LispThread")
482(defconstant +lisp-cons-class+ "org/armedbear/lisp/Cons")
483
484(defun emit-push-nil ()
485  (emit 'getstatic
486        +lisp-class+
487        "NIL"
488        +lisp-object+))
489
490(defun emit-push-t ()
491  (emit 'getstatic
492        +lisp-class+
493        "T"
494        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
495
496(defun emit-invokestatic (class-name method-name descriptor stack)
497  (assert stack)
498  (let ((instruction (emit 'invokestatic class-name method-name descriptor)))
499    (setf (instruction-stack instruction) stack)
500    (assert (eql (instruction-stack instruction) stack))))
501
502(defun emit-invokespecial (class-name method-name descriptor stack)
503  (let ((instruction (emit 'invokespecial class-name method-name descriptor)))
504    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
505
506(defun emit-invokevirtual (class-name method-name descriptor stack)
507  (let ((instruction (emit 'invokevirtual class-name method-name descriptor)))
508    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
509
510;; Index of local variable used to hold the current thread.
511(defvar *thread* nil)
512(defvar *thread-var-initialized* nil)
513
514(defun ensure-thread-var-initialized ()
515  (unless *thread-var-initialized*
516    ;; Put the code to initialize the local at the very beginning of the
517    ;; function, to guarantee that the local gets initialized even if the code
518    ;; at our current location is never executed, since the local may be
519    ;; referenced elsewhere too.
520    (let ((code *code*))
521      (setf *code* ())
522      (emit-invokestatic +lisp-thread-class+
523                         "currentThread"
524                         "()Lorg/armedbear/lisp/LispThread;"
525                         1)
526      (emit 'astore *thread*)
527      (setf *code* (append code *code*)))
528    (setf *thread-var-initialized* t)))
529
530(defun emit-clear-values ()
531  (ensure-thread-var-initialized)
532  (emit 'aload *thread*)
533  (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+ "clearValues" "()V" -1))
534
535(defun emit-invoke-method (method-name)
536  (unless (remove-store-value)
537    (emit-push-value))
538  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
539                      method-name
540                      "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
541                      0)
542  (emit-store-value))
543
544;; CODE is a list.
545(defun resolve-args (instruction)
546  (let ((opcode (instruction-opcode instruction))
547        (args (instruction-args instruction)))
548    (case opcode
549      (203 ; PUSH-VALUE
550       (case *val*
551         (0
552          (inst 42)) ; ALOAD_0
553         (1
554          (inst 43)) ; ALOAD_1
555         (2
556          (inst 44)) ; ALOAD_2
557         (3
558          (inst 45)) ; ALOAD_3
559         (t
560          (inst 25 *val*))))
561      (204 ; STORE-VALUE
562       (case *val*
563         (0
564          (inst 75)) ; ASTORE_0
565         (1
566          (inst 76)) ; ASTORE_1
567         (2
568          (inst 77)) ; ASTORE_2
569         (3
570          (inst 78)) ; ASTORE_3
571         (t
572          (inst 58 *val*))))
573      ((1 ; ACONST_NULL
574        42 ; ALOAD_0
575        43 ; ALOAD_1
576        44 ; ALOAD_2
577        45 ; ALOAD_3
578        50 ; AALOAD
579        75 ; ASTORE_0
580        76 ; ASTORE_1
581        77 ; ASTORE_2
582        78 ; ASTORE_3
583        83 ; AASTORE
584        87 ; POP
585        89 ; DUP
586        95 ; SWAP
587        153 ; IFEQ
588        154 ; IFNE
589        166 ; IF_ACMPNE
590        165 ; IF_ACMPEQ
591        167 ; GOTO
592        176 ; ARETURN
593        177 ; RETURN
594        202 ; LABEL
595        )
596       instruction)
597      (25 ; ALOAD
598       (let ((index (car args)))
599         (cond ((= index 0)
600                (inst 42)) ; ALOAD_O
601               ((= index 1)
602                (inst 43)) ; ALOAD_1
603               ((= index 2)
604                (inst 44)) ; ALOAD_2
605               ((= index 3)
606                (inst 45)) ; ALOAD_3
607               ((<= 0 index 255)
608                (inst 25 index))
609               (t
610                (error "ALOAD unsupported case")))))
611      (58 ; ASTORE
612       (let ((index (car args)))
613         (cond ((= index 0)
614                (inst 75)) ; ASTORE_O
615               ((= index 1)
616                (inst 76)) ; ASTORE_1
617               ((= index 2)
618                (inst 77)) ; ASTORE_2
619               ((= index 3)
620                (inst 78)) ; ASTORE_3
621               ((<= 0 index 255)
622                (inst 58 index))
623               (t
624                (error "ASTORE unsupported case")))))
625      ((178 ; GETSTATIC class-name field-name type-name
626        179 ; PUTSTATIC class-name field-name type-name
627        )
628       (let ((index (pool-field (first args) (second args) (third args))))
629         (inst opcode (u2 index))))
630      ((182 ; INVOKEVIRTUAL class-name method-name descriptor
631        183 ; INVOKESPECIAL class-name method-name descriptor
632        184 ; INVOKESTATIC class-name method-name descriptor
633        )
634       (let ((index (pool-method (first args) (second args) (third args))))
635;;          (inst opcode (u2 index))))
636         (setf (instruction-args instruction) (u2 index))
637         instruction))
638      ((189 ; ANEWARRAY class-name
639        193 ; INSTANCEOF
640        )
641       (let ((index (pool-class (first args))))
642         (inst opcode (u2 index))))
643      ((16 ; BIPUSH
644        17 ; SIPUSH
645        )
646       (let ((n (first args)))
647         (cond ((= n 0)
648                (inst 3)) ; ICONST_0
649               ((= n 1)
650                (inst 4)) ; ICONST_1
651               ((= n 2)
652                (inst 5)) ; ICONST_2
653               ((= n 3)
654                (inst 6)) ; ICONST_3
655               ((= n 4)
656                (inst 7)) ; ICONST_4
657               ((= n 5)
658                (inst 8)) ; ICONST_5
659               ((<= -128 n 127)
660                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
661               (t ; SIPUSH
662                (inst 17 (u2 n))))))
663      (18 ; LDC
664       (unless (= (length args) 1)
665         (error "wrong number of args for LDC"))
666       (if (> (car args) 255)
667           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
668           (inst opcode args)))
669      (t
670       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
671
672;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
673(defun resolve-opcodes (code)
674  (map 'vector #'resolve-args code))
675
676(defun branch-opcode-p (opcode)
677  (member opcode
678    '(153 ; IFEQ
679      154 ; IFNE
680      165 ; IF_ACMPEQ
681      166 ; IF_ACMPNE
682      167 ; GOTO
683      )))
684
685(defun stack-effect (opcode)
686  (case opcode
687    (203 ; PUSH-VALUE
688     1)
689    (204 ; STORE-VALUE
690     -1)
691    ((25 ; ALOAD
692      42 ; ALOAD_0
693      43 ; ALOAD_1
694      44 ; ALOAD_2
695      45 ; ALOAD_3
696      )
697     1)
698    ((58 ; ASTORE
699      75 ; ASTORE_0
700      76 ; ASTORE_1
701      77 ; ASTORE_2
702      78 ; ASTORE_3
703      )
704     -1)
705    (50 ; AALOAD
706     -1)
707    (83 ; AASTORE
708     -3)
709    ((1 ; ACONST_NULL
710      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
711      16 ; BIPUSH
712      17 ; SIPUSH
713      )
714     1)
715    (18 ; LDC
716     1)
717    (178 ; GETSTATIC
718     1)
719    (179 ; PUTSTATIC
720     -1)
721    (189 ; ANEWARRAY
722     0)
723    (193 ; INSTANCEOF
724     0)
725    ((153 ; IFEQ
726      154 ; IFNE
727      )
728     -1)
729    ((165 ; IF_ACMPEQ
730      166 ; IF_ACMPNE
731      )
732     -2)
733    ((167 ; GOTO
734      202 ; LABEL
735      )
736     0)
737    (89 ; DUP
738     1)
739    (95 ; SWAP
740     0)
741    (87 ; POP
742     -1)
743    (176 ; ARETURN
744     -1)
745    (177 ; RETURN
746     0)
747    (t
748     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%" opcode)
749     0)))
750
751(defun walk-code (code start-index depth)
752  (do* ((i start-index (1+ i))
753        (limit (length code)))
754       ((>= i limit) depth)
755    (let ((instruction (svref code i)))
756      (when (instruction-depth instruction)
757        (return-from walk-code))
758      (setf (instruction-depth instruction) depth)
759      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
760      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
761          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
762;;             (format t "target = ~S~%" target)
763            (walk-code code (symbol-value label) depth)
764            )
765          ()))))
766
767(defun analyze-stack ()
768  (sys::require-type *code* 'vector)
769  (dotimes (i (length *code*))
770    (let* ((instruction (svref *code* i))
771           (opcode (instruction-opcode instruction)))
772      (when (eql opcode 202)
773        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
774          (set label i)))
775      (unless (instruction-stack instruction)
776        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
777  (walk-code *code* 0 0)
778  (let ((max-stack 0))
779    (dotimes (i (length *code*))
780      (let ((instruction (svref *code* i)))
781        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
782;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
783    max-stack))
784
785(defun finalize-code ()
786  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
787
788(defun print-code()
789  (dotimes (i (length *code*))
790    (let ((instruction (svref *code* i)))
791      (format t "~A ~S~%"
792              (instr (instruction-opcode instruction))
793              (instruction-args instruction)))))
794
795(defun validate-labels ()
796  (dotimes (i (length *code*))
797    (let* ((instruction (svref *code* i))
798           (opcode (instruction-opcode instruction)))
799      (when (eql opcode 202)
800        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
801          (set label i))))))
802
803(defun optimize-code ()
804  (when *debug*
805    (format t "----- before optimization -----~%")
806    (print-code))
807  (loop
808    (let ((changed-p nil))
809      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
810      (let ((branch-targets ()))
811        (dotimes (i (length *code*))
812          (let ((instruction (svref *code* i)))
813            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
814              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
815;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
816        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
817        (dotimes (i (length *code*))
818          (let ((instruction (svref *code* i)))
819            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
820              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
821                (unless (member label branch-targets)
822                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
823                  (setf changed-p t)))))))
824      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
825      (dotimes (i (length *code*))
826        (let ((instruction (svref *code* i)))
827          (when (and (< i (1- (length *code*)))
828                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
829                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
830                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
831                                   (eq (car (instruction-args instruction))
832                                       (car (instruction-args next-instruction))))
833                              ;; GOTO next instruction.
834                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
835                              (setf changed-p t))
836                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
837                              ;; One GOTO right after another.
838                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
839                              (setf changed-p t))
840                              ))))))
841      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
842      ;; Reduce GOTOs.
843      (validate-labels)
844      (dotimes (i (length *code*))
845        (let ((instruction (svref *code* i)))
846          (when (eql (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
847            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
848                   (target-index (1+ (symbol-value label)))
849                   (instr1 (svref *code* target-index))
850                   (instr2 (if (eql (instruction-opcode instr1) 203) ; PUSH-VALUE
851                               (svref *code* (1+ target-index))
852                               nil)))
853              (when (and instr2 (eql (instruction-opcode instr2) 176)) ; ARETURN
854                (let ((previous-instruction (svref *code* (1- i))))
855                  (when (eql (instruction-opcode previous-instruction) 204) ; STORE-VALUE
856                    (setf (instruction-opcode previous-instruction) 176) ; ARETURN
857                    (setf (instruction-opcode instruction) 0)
858                    (setf changed-p t))))))))
859      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
860      ;; Look for sequence STORE-VALUE LOAD-VALUE ARETURN.
861      (dotimes (i (- (length *code*) 2))
862        (let ((instr1 (svref *code* i))
863              (instr2 (svref *code* (+ i 1)))
864              (instr3 (svref *code* (+ i 2))))
865          (when (and (eql (instruction-opcode instr1) 204)
866                     (eql (instruction-opcode instr2) 203)
867                     (eql (instruction-opcode instr3) 176))
868            (setf (instruction-opcode instr1) 176)
869            (setf (instruction-opcode instr2) 0)
870            (setf (instruction-opcode instr3) 0)
871            (setf changed-p t))))
872      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
873      (unless changed-p
874          (return))))
875  (when *debug*
876    (format t "----- after optimization -----~%")
877    (print-code)))
878
879(defvar *max-stack*)
880
881;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
882(defun code-bytes (code)
883  (let ((code (resolve-opcodes code))
884        (length 0))
885    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
886    (dotimes (i (length code))
887      (let* ((instruction (aref code i))
888             (opcode (instruction-opcode instruction)))
889        (if (= opcode 202) ; LABEL
890            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
891              (set label length))
892            (incf length (opcode-size opcode)))))
893    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
894    (let ((index 0))
895      (dotimes (i (length code))
896        (let ((instruction (aref code i)))
897          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
898            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
899                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
900              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
901          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
902            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
903    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
904    (let ((bytes (make-array length))
905          (index 0))
906      (dotimes (i (length code))
907        (let ((instruction (aref code i)))
908          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
909            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
910            (incf index)
911            (dolist (byte (instruction-args instruction))
912              (setf (svref bytes index) byte)
913              (incf index)))))
914      bytes)))
915
916(defun write-u1 (n)
917  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
918
919(defun write-u2 (n)
920  (write-byte (ash n -8) *stream*)
921  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
922
923(defun write-u4 (n)
924  (write-u2 (ash n -16))
925  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
926
927(defun write-utf8 (string)
928  (dotimes (i (length string))
929    (write-u1 (char-int (char string i)))))
930
931(defun write-cp-entry (entry)
932  (write-u1 (first entry))
933  (case (first entry)
934    (1
935     (write-u2 (second entry))
936     (write-utf8 (third entry)))
937    ((5 6)
938     (write-u4 (second entry))
939     (write-u4 (third entry)))
940    ((9 10 11 12)
941     (write-u2 (second entry))
942     (write-u2 (third entry)))
943    ((7 8)
944     (write-u2 (second entry)))
945    (t
946     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
947  ))
948
949(defun write-pool ()
950  (write-u2 *pool-count*)
951  (dolist (entry (reverse *pool*))
952    (write-cp-entry entry)))
953
954(defstruct field
955  access-flags
956  name
957  descriptor
958  name-index
959  descriptor-index)
960
961(defstruct method
962  access-flags
963  name
964  descriptor
965  name-index
966  descriptor-index
967  max-stack
968  max-locals
969  code)
970
971(defun make-constructor (super name args body)
972  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
973                                   :descriptor "()V"))
974         (*code* ()))
975    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
976    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
977    (setf (method-max-locals constructor) 1)
978    (cond (*hairy-arglist-p*
979           (emit 'aload_0) ;; this
980           (emit 'aconst_null) ;; name
981           (let ((s (format nil "~S" args)))
982             (emit 'ldc
983                   (pool-string s))
984             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
985                                "readObjectFromString"
986                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
987                                0))
988           (emit-push-nil) ;; body
989           (emit 'aconst_null) ;; environment
990           (emit-invokespecial super
991                               "<init>"
992                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
993                               -4))
994          (t
995           (emit 'aload_0)
996           (emit-invokespecial super
997                               "<init>"
998                               "()V"
999                               0)))
1000    (setf *code* (append *static-code* *code*))
1001    (emit 'return)
1002    (finalize-code)
1003    (optimize-code)
1004    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
1005    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
1006    constructor))
1007
1008(defun write-code-attr (method)
1009  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
1010         (code (method-code method))
1011         (code-length (length code))
1012         (length (+ code-length 12))
1013         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
1014         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
1015    (write-u2 name-index)
1016    (write-u4 length)
1017    (write-u2 max-stack)
1018    (write-u2 max-locals)
1019    (write-u4 code-length)
1020    (dotimes (i code-length)
1021      (write-u1 (svref code i)))
1022    (write-u2 0) ; exception table length
1023    (write-u2 0) ; attributes count
1024    ))
1025
1026(defun write-method (method)
1027  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
1028  (write-u2 (method-name-index method))
1029  (write-u2 (method-descriptor-index method))
1030  (write-u2 1) ; attributes count
1031  (write-code-attr method))
1032
1033(defun write-field (field)
1034  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1035  (write-u2 (field-name-index field))
1036  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1037  (write-u2 0)) ; attributes count
1038
1039(defun declare-field (name descriptor)
1040  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1041    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1042    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1043    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1044    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1045
1046(defun sanitize (symbol)
1047  (let* ((input (symbol-name symbol))
1048         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1049    (dotimes (i (length input))
1050      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1051        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1052               (vector-push c output))
1053              ((eql c #\-)
1054               (vector-push #\_ output)))))
1055    (when (plusp (length output))
1056      output)))
1057
1058(defvar *declared-symbols* ())
1059(defvar *declared-functions* ())
1060
1061(defun declare-symbol (symbol)
1062  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1063    (unless g
1064      (let ((*code* *static-code*)
1065            (s (sanitize symbol)))
1066        (setq g (symbol-name (gensym)))
1067        (when s
1068          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1069        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1070        (emit 'ldc
1071              (pool-string (symbol-name symbol)))
1072        (emit 'ldc
1073              (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1074        (emit-invokestatic +lisp-class+
1075                           "internInPackage"
1076                           "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1077                           -1)
1078        (emit 'putstatic
1079              *this-class*
1080              g
1081              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1082        (setq *static-code* *code*)
1083        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1084    g))
1085
1086(defun declare-function (symbol)
1087  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1088    (unless f
1089      (setf f (symbol-name (gensym)))
1090      (let ((s (sanitize symbol)))
1091        (when s
1092          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1093      (let ((*code* *static-code*)
1094            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1095        (cond (g
1096               (emit 'getstatic
1097                     *this-class*
1098                     g
1099                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1100              (t
1101               (emit 'ldc
1102                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1103               (emit 'ldc
1104                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1105               (emit-invokestatic +lisp-class+
1106                                  "internInPackage"
1107                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1108                                  -1)))
1109        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1110        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1111                            "getSymbolFunctionOrDie"
1112                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1113                            0)
1114        (emit 'putstatic
1115              *this-class*
1116              f
1117              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1118        (setq *static-code* *code*)
1119        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1120    f))
1121
1122(defun declare-keyword (symbol)
1123  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1124        (*code* *static-code*))
1125    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1126    (emit 'ldc
1127          (pool-string (symbol-name symbol)))
1128    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1129                       "internKeyword"
1130                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1131                       0)
1132    (emit 'putstatic
1133          *this-class*
1134          g
1135          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1136    (setq *static-code* *code*)
1137    g))
1138
1139(defun declare-object-as-string (obj)
1140  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1141        (s (format nil "~S" obj))
1142        (*code* *static-code*))
1143    (declare-field g +lisp-object+)
1144    (emit 'ldc
1145          (pool-string s))
1146    (emit-invokestatic +lisp-class+
1147                       "readObjectFromString"
1148                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1149                       0)
1150    (emit 'putstatic
1151          *this-class*
1152          g
1153          +lisp-object+)
1154    (setq *static-code* *code*)
1155    g))
1156
1157(defun declare-object (obj)
1158  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1159    (sys::remember key obj)
1160    (let* ((g1 (declare-string key))
1161           (g2 (symbol-name (gensym)))
1162           (*code* *static-code*))
1163      (declare-field g2 +lisp-object+)
1164      (emit 'getstatic
1165            *this-class*
1166            g1
1167            +lisp-string+)
1168      (emit 'dup)
1169      (emit-invokestatic +lisp-class+
1170                         "recall"
1171                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1172                         0)
1173      (emit 'putstatic
1174            *this-class*
1175            g2
1176            +lisp-object+)
1177      (emit-invokestatic +lisp-class+
1178                         "forget"
1179                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1180                         -1)
1181      (setq *static-code* *code*)
1182      g2)))
1183
1184(defun declare-string (string)
1185  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1186        (*code* *static-code*))
1187    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1188    (emit 'ldc
1189          (pool-string string))
1190    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1191                       "getInstance"
1192                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1193                       0)
1194    (emit 'putstatic
1195          *this-class*
1196          g
1197          +lisp-string+)
1198    (setq *static-code* *code*)
1199    g))
1200
1201(defun compile-constant (form)
1202  (cond
1203   ((sys::fixnump form)
1204    (let ((n form))
1205      (cond ((zerop n)
1206             (emit 'getstatic
1207                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1208                   "ZERO"
1209                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1210             (emit-store-value))
1211            ((= n 1)
1212             (emit 'getstatic
1213                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1214                   "ONE"
1215                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1216             (emit-store-value))
1217            ((= n 2)
1218             (emit 'getstatic
1219                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1220                   "TWO"
1221                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1222             (emit-store-value))
1223            (t
1224             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1225               (emit 'getstatic
1226                     *this-class*
1227                     g
1228                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1229               (emit-store-value))))))
1230   ((numberp form)
1231    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1232      (emit 'getstatic
1233            *this-class*
1234            g
1235            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1236      (emit-store-value)))
1237   ((vectorp form)
1238    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1239      (emit 'getstatic
1240            *this-class*
1241            g
1242            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1243      (emit-store-value)))
1244   ((stringp form)
1245    (let ((g (declare-string form)))
1246      (emit 'getstatic
1247            *this-class*
1248            g
1249            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1250      (emit-store-value)))
1251   ((characterp form)
1252    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1253      (emit 'getstatic
1254            *this-class*
1255            g
1256            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1257      (emit-store-value)))
1258   ((symbolp form)
1259    (when (null (symbol-package form))
1260      ;; An uninterned symbol.
1261      (let ((g (declare-object form)))
1262        (emit 'getstatic
1263              *this-class*
1264              g
1265              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1266        (emit-store-value))))
1267   (t
1268    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1269
1270(defun compile-binary-operation (op args)
1271  (compile-form (first args))
1272  (unless (remove-store-value)
1273    (emit-push-value))
1274  (compile-form (second args))
1275  (unless (remove-store-value)
1276    (emit-push-value))
1277  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1278                      op
1279                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1280                      -1)
1281  (emit-store-value))
1282
1283(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1284
1285(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1286(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1287(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1288(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1289(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1290(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1291(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1292(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1293(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1294(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1295(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1296(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1297(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1298(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1299(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1300(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1301(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1302(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1303(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1304(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1305(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1306(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1307(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1308(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1309(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1310(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1311(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1312(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1313(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1314(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1315(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1316(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1317(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1318(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1319(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1320
1321
1322(defun compile-function-call-1 (fun args)
1323  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1324    (when s
1325      (compile-form (first args))
1326      (emit-invoke-method s)
1327      (return-from compile-function-call-1 t)))
1328    nil)
1329
1330(defun compile-function-call-2 (fun args)
1331  (case fun
1332    (EQ
1333     (compile-form (first args))
1334     (unless (remove-store-value)
1335       (emit-push-value))
1336     (compile-form (second args))
1337     (unless (remove-store-value)
1338       (emit-push-value))
1339     (let ((label1 (gensym))
1340           (label2 (gensym)))
1341       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1342       (emit-push-nil)
1343       (emit 'goto `,label2)
1344       (emit 'label `,label1)
1345       (emit-push-t)
1346       (emit 'label `,label2))
1347     (emit-store-value)
1348     t)
1349    (EQL
1350     (compile-binary-operation "EQL" args)
1351     t)
1352    (+
1353     (compile-binary-operation "add" args)
1354     t)
1355    (-
1356     (compile-binary-operation "subtract" args)
1357     t)
1358    (/
1359     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1360     t)
1361    (*
1362     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1363     t)
1364    (<
1365     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1366     t)
1367    (<=
1368     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1369     t)
1370    (>
1371     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1372     t)
1373    (>=
1374     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1375     t)
1376    (=
1377     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1378     t)
1379    (/=
1380     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1381     t)
1382    (AREF
1383     (compile-binary-operation "AREF" args)
1384     t)
1385    (LIST
1386     (compile-form (first args))
1387     (unless (remove-store-value)
1388       (emit-push-value))
1389     (compile-form (second args))
1390     (unless (remove-store-value)
1391       (emit-push-value))
1392     (emit-invokestatic +lisp-class+
1393                        "list2"
1394                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1395                        -1)
1396     (emit-store-value)
1397     t)
1398    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1399     (compile-binary-operation "typep" args))
1400    (t
1401     nil)))
1402
1403(defun compile-function-call-3 (fun args)
1404  (case fun
1405    (LIST
1406     (compile-form (first args))
1407     (unless (remove-store-value)
1408       (emit-push-value))
1409     (compile-form (second args))
1410     (unless (remove-store-value)
1411       (emit-push-value))
1412     (compile-form (third args))
1413     (unless (remove-store-value)
1414       (emit-push-value))
1415     (emit-invokestatic +lisp-class+
1416                        "list3"
1417                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1418                        -2)
1419     (emit-store-value)
1420     t)
1421    (t
1422     nil)))
1423
1424(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1425                                    (find-package "SYSTEM")
1426                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1427
1428(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1429;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1430  (unless (symbolp fun)
1431    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1432  (let ((numargs (length args)))
1433    (cond ((= numargs 1)
1434           (when (compile-function-call-1 fun args)
1435             (return-from compile-function-call)))
1436          ((= numargs 2)
1437           (when (compile-function-call-2 fun args)
1438             (return-from compile-function-call)))
1439          ((= numargs 3)
1440           (when (compile-function-call-3 fun args)
1441             (return-from compile-function-call))))
1442
1443    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1444    ;; compiled function!
1445    (resolve fun)
1446
1447    (cond
1448     ((eq fun *defun-name*)
1449      (emit 'aload 0)) ; this
1450     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1451      (let ((f (declare-function fun)))
1452        (emit 'getstatic
1453              *this-class*
1454              f
1455              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1456     (t
1457      (let ((g (declare-symbol fun)))
1458        (emit 'getstatic
1459              *this-class*
1460              g
1461              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1462      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1463                          "getSymbolFunctionOrDie"
1464                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1465                          0)))
1466    (case numargs
1467      (0
1468       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1469                           "execute"
1470                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1471                           0))
1472      (1
1473       (compile-form (first args))
1474       (unless (remove-store-value)
1475         (emit-push-value))
1476       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1477                           "execute"
1478                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1479                           -1))
1480      (2
1481       (compile-form (first args))
1482       (unless (remove-store-value)
1483         (emit-push-value))
1484       (compile-form (second args))
1485       (unless (remove-store-value)
1486         (emit-push-value))
1487       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1488                           "execute"
1489                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1490                           -2))
1491      (3
1492       (compile-form (first args))
1493       (unless (remove-store-value)
1494         (emit-push-value))
1495       (compile-form (second args))
1496       (unless (remove-store-value)
1497         (emit-push-value))
1498       (compile-form (third args))
1499       (unless (remove-store-value)
1500         (emit-push-value))
1501       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1502                           "execute"
1503                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1504                           -3))
1505      (t
1506       (emit 'sipush (length args))
1507       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1508       (let ((i 0))
1509         (dolist (form args)
1510           (emit 'dup)
1511           (emit 'sipush i)
1512           (compile-form form)
1513           (unless (remove-store-value)
1514             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1515           (emit 'aastore) ; store value in array
1516           (incf i))) ; array left on stack here
1517       ;; Stack: function array-ref
1518       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1519                           "execute"
1520                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1521                           -1)))
1522    (if for-effect
1523        (emit 'pop)
1524        (emit-store-value))))
1525
1526(defun compile-test (form)
1527  ;; Use a Java boolean if possible.
1528  (when (consp form)
1529    (case (length form)
1530      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1531           (compile-form (second form))
1532           (unless (remove-store-value)
1533             (emit-push-value))
1534           (emit-push-nil)
1535           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1536         (when (eq (car form) 'SYMBOLP)
1537           (compile-form (second form))
1538           (unless (remove-store-value)
1539             (emit-push-value))
1540           (emit 'instanceof +lisp-symbol-class+)
1541           (return-from compile-test 'ifeq))
1542         (when (eq (car form) 'CONSP)
1543           (compile-form (second form))
1544           (unless (remove-store-value)
1545             (emit-push-value))
1546           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1547           (return-from compile-test 'ifeq))
1548         (when (eq (car form) 'ATOM)
1549           (compile-form (second form))
1550           (unless (remove-store-value)
1551             (emit-push-value))
1552           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1553           (return-from compile-test 'ifne))
1554         (let ((s (cdr (assq (car form)
1555                             '((EVENP     . "evenp")
1556                               (FLOATP    . "floatp")
1557                               (INTEGERP  . "integerp")
1558                               (MINUSP    . "minusp")
1559                               (LISTP     . "listp")
1560                               (NUMBERP   . "numberp")
1561                               (ODDP      . "oddp")
1562                               (PLUSP     . "plusp")
1563                               (RATIONALP . "rationalp")
1564                               (REALP     . "realp")
1565                               (VECTORP   . "vectorp")
1566                               (ZEROP     . "zerop")
1567                               )))))
1568           (when s
1569             (compile-form (second form))
1570             (unless (remove-store-value)
1571               (emit-push-value))
1572             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1573                                 s
1574                                 "()Z"
1575                                 0)
1576             (return-from compile-test 'ifeq))))
1577      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1578           (compile-form (second form))
1579           (unless (remove-store-value)
1580             (emit-push-value))
1581           (compile-form (third form))
1582           (unless (remove-store-value)
1583             (emit-push-value))
1584           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1585         (let ((s (cdr (assq (car form)
1586                             '((=      . "isEqualTo")
1587                               (/=     . "isNotEqualTo")
1588                               (<      . "isLessThan")
1589                               (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1590                               (>      . "isGreaterThan")
1591                               (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1592                               (EQL    . "eql")
1593                               (EQUAL  . "equal")
1594                               (EQUALP . "equalp")
1595                               )))))
1596           (when s
1597             (compile-form (second form))
1598             (unless (remove-store-value)
1599               (emit-push-value))
1600             (compile-form (third form))
1601             (unless (remove-store-value)
1602               (emit-push-value))
1603             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1604                                 s
1605                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1606                                 -1)
1607             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1608  ;; Otherwise...
1609  (compile-form form)
1610  (unless (remove-store-value)
1611    (emit-push-value))
1612  (unless (atom form) ; FIXME There are other safe cases too!
1613    (emit-clear-values))
1614  (emit-push-nil)
1615  'if_acmpeq)
1616
1617(defun compile-if (form for-effect)
1618  (let* ((test (second form))
1619         (consequent (third form))
1620         (alternate (fourth form))
1621         (label1 (gensym))
1622         (label2 (gensym)))
1623    (emit (compile-test test) `,label1)
1624    (compile-form consequent for-effect)
1625    (emit 'goto `,label2)
1626    (emit 'label `,label1)
1627    (compile-form alternate for-effect)
1628    (emit 'label `,label2)))
1629
1630(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1631  (compile-form (second form))
1632  (unless (remove-store-value)
1633    (emit-push-value))
1634  (emit-invokestatic +lisp-class+
1635                     "multipleValueList"
1636                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1637                     0)
1638  (emit-store-value))
1639
1640(defun compile-let/let* (form for-effect)
1641  (let* ((saved-fp (fill-pointer *locals*))
1642         (varlist (second form))
1643         (specialp nil)
1644         env-var)
1645    ;; Are we going to bind any special variables?
1646    (dolist (varspec varlist)
1647      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1648        (when (special-variable-p var)
1649          (setq specialp t)
1650          (return))))
1651    ;; If so...
1652    (when specialp
1653      ;; Save current dynamic environment.
1654      (setq env-var (vector-push nil *locals*))
1655      (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1656      (ensure-thread-var-initialized)
1657      (emit 'aload *thread*)
1658      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1659                          "getDynamicEnvironment"
1660                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1661                          0)
1662      (emit 'astore env-var))
1663    (ecase (car form)
1664      (LET
1665       (compile-let-vars varlist))
1666      (LET*
1667       (compile-let*-vars varlist)))
1668    ;; Body of LET/LET*.
1669    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1670        ((null (cdr body))
1671         (compile-form (car body) for-effect))
1672      (compile-form (car body) t))
1673    (when specialp
1674      ;; Restore dynamic environment.
1675      (emit 'aload *thread*)
1676      (emit 'aload env-var)
1677      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1678                          "setDynamicEnvironment"
1679                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1680                          -2))
1681    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1682    ;; bindings will again be available.
1683    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1684
1685(defun compile-let-vars (varlist)
1686  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1687  ;; on the stack.
1688  (let ((last-push-was-nil nil))
1689    (dolist (varspec varlist)
1690      (let (var initform)
1691        (if (consp varspec)
1692            (setq var (car varspec)
1693                  initform (cadr varspec))
1694            (setq var varspec
1695                  initform nil))
1696        (cond (initform
1697               (compile-form initform)
1698               (unless (remove-store-value)
1699                 (emit-push-value))
1700               (setf last-push-was-nil nil))
1701              (t
1702               (if last-push-was-nil
1703                   (emit 'dup)
1704                   (emit-push-nil))
1705               (setf last-push-was-nil t))))))
1706  ;; Add local variables to local variables vector.
1707  (dolist (varspec varlist)
1708    (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1709      (unless (special-variable-p var)
1710        (vector-push var *locals*))))
1711  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1712  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1713  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1714  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1715  ;; in reverse order.
1716  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1717        (varspec (car varlist) (car varlist))
1718        (var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1719        (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1720       ((null varlist))
1721    (cond ((special-variable-p var)
1722           (let ((g (declare-symbol var)))
1723             (emit 'getstatic
1724                   *this-class*
1725                   g
1726                   "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1727             (emit 'swap)
1728             (emit-invokestatic +lisp-class+
1729                                "bindSpecialVariable"
1730                                "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1731                                -2)))
1732          (t
1733           (emit 'astore i)))))
1734
1735(defun compile-let*-vars (varlist)
1736  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1737  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1738    (dolist (varspec varlist)
1739      (let (var initform)
1740        (if (consp varspec)
1741            (setq var (car varspec)
1742                  initform (cadr varspec))
1743            (setq var varspec
1744                  initform nil))
1745        (cond (initform
1746               (compile-form initform)
1747               (unless (remove-store-value)
1748                 (emit-push-value)))
1749              (t
1750               (emit-push-nil)))
1751        (cond ((special-variable-p var)
1752               (let ((g (declare-symbol var)))
1753                 (emit 'getstatic
1754                       *this-class*
1755                       g
1756                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1757                 (emit 'swap)
1758                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1759                                    "bindSpecialVariable"
1760                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1761                                    -2)))
1762              (t
1763               (emit 'astore i)
1764               (vector-push var *locals*)
1765               (incf i))))))
1766  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1767
1768(defvar *tags* ())
1769
1770(defstruct tag name label)
1771
1772(defun label-for-tag (name)
1773  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1774;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1775    (when index
1776      (tag-label (aref *tags* index)))))
1777
1778(defun compile-tagbody (form for-effect)
1779  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1780        (body (cdr form)))
1781    ;; Scan for tags.
1782    (dolist (f body)
1783      (when (atom f)
1784        (let ((name f)
1785              (label (gensym)))
1786          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1787    (dolist (f body)
1788      (cond ((atom f)
1789             (let ((label (label-for-tag f)))
1790               (unless label
1791                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1792               (emit 'label label)))
1793            (t
1794             (compile-form f t))))
1795    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1796  (unless for-effect
1797    ;; TAGBODY returns NIL.
1798    (emit-push-nil)
1799    (emit-store-value)))
1800
1801(defun compile-go (form for-effect)
1802  (let* ((name (cadr form))
1803         (label (label-for-tag name)))
1804    (unless label
1805      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1806  (emit 'goto label)))
1807
1808(defun compile-atom (form for-effect)
1809  (unless (= (length form) 2)
1810    (error "wrong number of arguments for ATOM"))
1811  (compile-form (cadr form) nil)
1812  (unless (remove-store-value)
1813    (emit-push-value))
1814  (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1815  (let ((label1 (gensym))
1816        (label2 (gensym)))
1817    (emit 'ifeq `,label1)
1818    (emit-push-nil)
1819    (emit 'goto `,label2)
1820    (emit 'label `,label1)
1821    (emit-push-t)
1822    (emit 'label `,label2)
1823    (emit-store-value)))
1824
1825(defun compile-block (form for-effect)
1826  (let* ((rest (cdr form))
1827         (block-label (car rest))
1828         (block-exit (gensym))
1829         (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1830    (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1831        ((null forms))
1832      (compile-form (car forms) (or (cdr forms) for-effect)))
1833    (emit 'label `,block-exit)))
1834
1835(defun compile-progn (form for-effect)
1836  (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1837      ((null forms))
1838    (compile-form (car forms) (cdr forms))))
1839
1840(defun compile-setq (form for-effect)
1841  (unless (= (length form) 3)
1842    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1843  (let* ((rest (cdr form))
1844         (sym (car rest))
1845         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1846    (when index
1847      (compile-form (cadr rest))
1848      (unless (remove-store-value)
1849        (emit-push-value))
1850      (cond (for-effect
1851             (emit 'astore index))
1852            (t
1853             (emit 'dup)
1854             (emit 'astore index)
1855             (emit-store-value)))
1856      (return-from compile-setq))
1857    ;; index is NIL, look in *args* ...
1858    (setq index (position sym *args*))
1859    (when index
1860      (cond (*using-arg-array*
1861             (emit 'aload 1)
1862             (emit 'bipush index)
1863             (compile-form (cadr rest))
1864             (emit-push-value)
1865             (emit 'aastore))
1866            (t
1867             (compile-form (cadr rest))
1868             (emit-push-value)
1869             (emit 'astore (1+ index))))
1870      (return-from compile-setq))
1871    ;; still not found
1872    ;; must be a global variable
1873    (let ((g (declare-symbol sym)))
1874      (emit 'getstatic
1875            *this-class*
1876            g
1877            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1878      (compile-form (cadr rest))
1879      (unless (remove-store-value)
1880        (emit-push-value))
1881      (emit-invokestatic +lisp-class+
1882                         "setSpecialVariable"
1883                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1884                         -1)
1885      (emit-store-value))))
1886
1887(defun compile-quote (form for-effect)
1888   (let ((obj (second form)))
1889     (cond ((null obj)
1890            (emit-push-nil)
1891            (emit-store-value))
1892           ((symbolp obj)
1893            (if (symbol-package obj)
1894                (let ((g (declare-symbol obj)))
1895                  (emit 'getstatic
1896                        *this-class*
1897                        g
1898                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1899                  (emit-store-value))
1900                (compile-constant obj)))
1901           ((listp obj)
1902            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1903              (emit 'getstatic
1904                    *this-class*
1905                    g
1906                    +lisp-object+)
1907              (emit-store-value)))
1908           ((constantp obj)
1909            (compile-constant obj))
1910           (t
1911            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
1912
1913(defun compile-rplacd (form for-effect)
1914  (let ((args (cdr form)))
1915    (unless (= (length args) 2)
1916      (error "wrong number of arguments for RPLACD"))
1917    (compile-form (first args))
1918    (unless (remove-store-value)
1919      (emit-push-value))
1920    (unless for-effect
1921      (emit 'dup))
1922    (compile-form (second args))
1923    (unless (remove-store-value)
1924      (emit-push-value))
1925    (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1926                        "setCdr"
1927                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1928                        -2)
1929    (unless for-effect
1930      (emit-store-value))))
1931
1932(defun compile-declare (form for-effect)
1933  ;; Nothing to do.
1934  )
1935
1936(defun compile-function (form for-effect)
1937   (let ((obj (second form)))
1938     (cond ((symbolp obj)
1939            (let ((g (declare-symbol obj)))
1940              (emit 'getstatic
1941                    *this-class*
1942                    g
1943                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1944              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1945                                  "getSymbolFunctionOrDie"
1946                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1947                                  0)
1948              (emit-store-value)))
1949           #+nil
1950           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
1951            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
1952            ;; and pass it to coerceToFunction().
1953            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
1954              (emit 'getstatic
1955                    *this-class*
1956                    g
1957                    +lisp-object+)
1958              (emit-invokestatic +lisp-class+
1959                                 "coerceToFunction"
1960                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
1961                                 0)
1962              (emit-store-value)))
1963           (t
1964            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
1965
1966(defun compile-return-from (form for-effect)
1967   (let* ((rest (cdr form))
1968          (block-label (car rest))
1969          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
1970          (result-form (cadr rest)))
1971     (unless block-exit
1972       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
1973     (compile-form result-form)
1974     (emit 'goto `,block-exit)))
1975
1976(defun compile-plus (form for-effect)
1977  (let* ((args (cdr form))
1978         (len (length args)))
1979    (case len
1980      (2
1981       (let ((first (first args))
1982             (second (second args)))
1983         (cond
1984          ((eql first 1)
1985           (compile-form second)
1986           (emit-invoke-method "incr"))
1987          ((eql second 1)
1988           (compile-form first)
1989           (emit-invoke-method "incr"))
1990          (t
1991           (compile-binary-operation "add" args)))))
1992      (t
1993       (compile-function-call '+ args)))))
1994
1995(defun compile-minus (form for-effect)
1996  (let* ((args (cdr form))
1997         (len (length args)))
1998    (case len
1999      (2
2000       (let ((first (first args))
2001             (second (second args)))
2002         (cond
2003          ((eql second 1)
2004           (compile-form first)
2005           (emit-invoke-method "decr"))
2006          (t
2007           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
2008      (t
2009       (compile-function-call '- args)))))
2010
2011(defun compile-values (form for-effect)
2012  (let ((args (cdr form)))
2013    (cond ((= (length args) 2)
2014           (ensure-thread-var-initialized)
2015           (emit 'aload *thread*)
2016           (cond ((and (eq (car args) t)
2017                       (eq (cadr args) t))
2018                  (emit-push-t)
2019                  (emit 'dup))
2020                 ((and (eq (car args) nil)
2021                       (eq (cadr args) nil))
2022                  (emit-push-nil)
2023                  (emit 'dup))
2024                 (t
2025                  (compile-form (car args))
2026                  (unless (remove-store-value)
2027                    (emit-push-value))
2028                  (compile-form (cadr args))
2029                  (unless (remove-store-value)
2030                    (emit-push-value))))
2031           (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
2032                               "setValues"
2033                               "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2034                               -2)
2035           (emit-store-value))
2036          (t
2037           (compile-function-call (car form) (cdr form))))))
2038
2039(defun compile-variable-ref (form)
2040  (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
2041    (when index
2042      (emit 'aload index)
2043      (emit-store-value)
2044      (return-from compile-variable-ref)))
2045  ;; Not found in locals; look in args.
2046  (let ((index (position form *args*)))
2047    (when index
2048      (cond (*using-arg-array*
2049             (emit 'aload 1)
2050             (emit 'bipush index)
2051             (emit 'aaload)
2052             (emit-store-value)
2053             (return-from compile-variable-ref))
2054            (t
2055             (emit 'aload (1+ index))
2056             (emit-store-value)
2057             (return-from compile-variable-ref)))))
2058
2059  ;; Otherwise it must be a global variable.
2060  (let ((g (declare-symbol form)))
2061    (emit 'getstatic
2062          *this-class*
2063          g
2064          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
2065    (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
2066                        "symbolValue"
2067                        "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2068                        0)
2069    (emit-store-value)
2070    (return-from compile-variable-ref)))
2071
2072;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
2073(defun compile-form (form &optional for-effect)
2074  (cond
2075   ((consp form)
2076    (let ((op (car form))
2077          (args (cdr form)))
2078      (when (macro-function op)
2079        (compile-form (macroexpand form))
2080        (return-from compile-form))
2081      (when (symbolp op)
2082        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
2083          (when handler
2084            (funcall handler form for-effect)
2085            (return-from compile-form))))
2086      (cond
2087       ((special-operator-p op)
2088        (error "COMPILE-FORM unhandled special operator ~S" op))
2089       (t ; Function call.
2090        (compile-function-call op args for-effect)))))
2091   ((eq form '())
2092    (unless for-effect
2093      (emit-push-nil)
2094      (emit-store-value)))
2095   ((eq form t)
2096    (unless for-effect
2097      (emit-push-t)
2098      (emit-store-value)))
2099   ((symbolp form)
2100    (when (keywordp form)
2101      (let ((g (declare-keyword form)))
2102        (emit 'getstatic
2103              *this-class*
2104              g
2105              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
2106      (emit-store-value)
2107      (return-from compile-form))
2108
2109    (compile-variable-ref form))
2110   ((constantp form)
2111    (unless for-effect
2112      (compile-constant form)))
2113   (t
2114    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
2115
2116;; Returns descriptor.
2117(defun analyze-args (args)
2118  (assert (not (memq '&AUX args)))
2119  (when (or (memq '&KEY args)
2120            (memq '&OPTIONAL args)
2121            (memq '&REST args))
2122    (setq *using-arg-array* t)
2123    (setq *hairy-arglist-p* t)
2124    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2125  (case (length args)
2126    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2127    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2128    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2129    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2130    (t (setq *using-arg-array* t)
2131       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2132
2133(defun compile-defun (name form)
2134  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2135    (return-from compile-defun nil))
2136  (setf form (precompile-form form t))
2137  (let* ((*defun-name* name)
2138         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2139         (*declared-functions* (make-hash-table))
2140         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2141         (args (cadr form))
2142         (body (cddr form))
2143         (*using-arg-array* nil)
2144         (*hairy-arglist-p* nil)
2145         (descriptor (analyze-args args))
2146         (execute-method (make-method :name "execute"
2147                                      :descriptor descriptor))
2148         (*code* ())
2149         (*static-code* ())
2150         (*fields* ())
2151         (*blocks* ())
2152         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2153         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2154         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2155         (*max-locals* 0)
2156         (*pool* ())
2157         (*pool-count* 1)
2158         (*val* nil)
2159         (*thread* nil)
2160         (*thread-var-initialized* nil))
2161    (setf (method-name-index execute-method)
2162          (pool-name (method-name execute-method)))
2163    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2164          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2165    (if *hairy-arglist-p*
2166        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2167               (vars (sys::varlist fun)))
2168          (dolist (var vars)
2169            (vector-push var *args*)))
2170        (dolist (arg args)
2171          (vector-push arg *args*)))
2172    (if *using-arg-array*
2173        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2174        ;; first available slot is 2.
2175        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2176        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2177        ;; for args.
2178        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2179    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2180    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2181    (incf (fill-pointer *locals*))
2182    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2183    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2184    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2185    (incf (fill-pointer *locals*))
2186    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2187    (when *hairy-arglist-p*
2188      (emit 'aload_0)
2189      (emit 'aload_1)
2190      (emit-invokevirtual *this-class*
2191                          "processArgs"
2192                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2193                          -1)
2194      (emit 'astore_1))
2195    (dolist (f body)
2196      (compile-form f))
2197    (unless (remove-store-value)
2198      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2199    (emit 'areturn)
2200    (finalize-code)
2201    (optimize-code)
2202    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2203    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2204;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2205    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2206
2207    (let* ((super
2208            (if *hairy-arglist-p*
2209                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2210                (case (length args)
2211                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2212                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2213                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2214                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2215                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2216           (this-index (pool-class *this-class*))
2217           (super-index (pool-class super))
2218           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2219      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2220
2221      ;; Write class file (out.class in current directory).
2222      (with-open-file (*stream* "out.class"
2223                                :direction :output
2224                                :element-type 'unsigned-byte
2225                                :if-exists :supersede)
2226        (write-u4 #xCAFEBABE)
2227        (write-u2 3)
2228        (write-u2 45)
2229        (write-pool)
2230        ;; access flags
2231        (write-u2 #x21)
2232        (write-u2 this-index)
2233        (write-u2 super-index)
2234        ;; interfaces count
2235        (write-u2 0)
2236        ;; fields count
2237        (write-u2 (length *fields*))
2238        ;; fields
2239        (dolist (field *fields*)
2240          (write-field field))
2241        ;; methods count
2242        (write-u2 2)
2243        ;; methods
2244        (write-method execute-method)
2245        (write-method constructor)
2246        ;; attributes count
2247        (write-u2 0))))
2248  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2249
2250(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2251  (if (and (consp definition-designator)
2252           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2253      definition-designator
2254      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2255        (function-lambda-expression definition-designator)
2256        (when closure-p
2257          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2258  (unless lambda-expression
2259    (error "can't find a definition"))
2260        lambda-expression)))
2261
2262(defun load-verbose-prefix ()
2263  (with-output-to-string (s)
2264    (princ #\; s)
2265    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2266      (princ #\space s))))
2267
2268(defun jvm-compile (name &optional definition)
2269  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2270    (when name
2271      (format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2272      (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2273        (format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2274        (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2275      (unless (symbolp name)
2276        (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2277        (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2278    (unless definition
2279      (resolve name)
2280      (setf definition (fdefinition name))
2281      (when (compiled-function-p definition)
2282        (when name
2283          (format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2284        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2285    (handler-case
2286        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2287                              (symbol-package name)
2288                              *package*))
2289               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2290               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2291          (when (and name (functionp compiled-definition))
2292            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2293            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2294            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2295            (if (macro-function name)
2296                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2297                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2298          (when name
2299            (format t "~A Compiled ~S~%" prefix name))
2300          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2301      (error (c)
2302             (format t "Error: ~S~%" c)
2303             (when name (format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2304             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2305
2306(defun jvm-compile-package (package-designator)
2307  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2308                 package-designator
2309                 (find-package package-designator))))
2310      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2311        (when (fboundp sym)
2312          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2313            ;; Force autoload to be resolved.
2314            (resolve sym)
2315            (let ((f (fdefinition sym)))
2316              (unless (compiled-function-p f)
2317                (jvm-compile sym)))))))
2318  t)
2319
2320(defun install-handler (fun &optional handler)
2321  (let ((handler (or handler
2322                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2323    (unless (and handler (fboundp handler))
2324      (error "no handler for ~S" fun))
2325    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2326
2327(mapc #'install-handler '(atom
2328                          block
2329                          declare
2330                          function
2331                          go
2332                          if
2333                          multiple-value-list
2334                          progn
2335                          quote
2336                          return-from
2337                          rplacd
2338                          setq
2339                          tagbody
2340                          values))
2341
2342(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2343(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2344(install-handler '+    'compile-plus)
2345(install-handler '-    'compile-minus)
2346
2347(defun process-optimization-declarations (forms)
2348  (let (alist ())
2349    (dolist (form forms)
2350      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2351        (return))
2352      (let ((decl (cadr form)))
2353        (when (eq (car decl) 'optimize)
2354          (dolist (spec (cdr decl))
2355            (let ((val 3)
2356                  (quantity spec))
2357              (if (consp spec)
2358                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2359              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2360                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2361    alist))
2362
2363(defun compile (name &optional definition)
2364  (if (consp name)
2365      (return-from compile (values name nil nil)))
2366  (if (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2367      (return-from compile (values name nil nil)))
2368  (unless definition
2369    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2370                         (fdefinition name))))
2371  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2372        (speed nil))
2373    (when (eq (car expr) 'lambda)
2374      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2375        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2376    (if (eql speed 3)
2377        (progn
2378          (precompile name definition)
2379          (jvm-compile name definition))
2380        (progn
2381          (precompile name definition)
2382          ))))
2383
2384(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2385  `(progn
2386     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2387     (compile ',name)
2388     ',name))
2389
2390(mapc #'jvm-compile '(pool-add
2391                      pool-find-entry
2392                      pool-name
2393                      pool-get
2394                      compile-form))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.