source: trunk/j/src/org/armedbear/lisp/jvm.lisp @ 5024

Last change on this file since 5024 was 5024, checked in by piso, 18 years ago

Minor cleanup.

File size: 87.1 KB
Line 
1;;; jvm.lisp
2;;;
3;;; Copyright (C) 2003 Peter Graves
4;;; $Id: jvm.lisp,v 1.57 2003-12-08 14:41:38 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(import 'sys::%format)
25
26(shadow 'method)
27
28(defvar *debug* nil)
29
30(defvar *instructions*
31  '(nop             aconst_null  iconst_m1       iconst_0      iconst_1     ;   0
32    iconst_2        iconst_3     iconst_4        iconst_5      lconst_0     ;   5
33    lconst_1        fconst_0     fconst_1        fconst_2      dconst_0     ;  10
34    dconst_1        bipush       sipush          ldc           ldc_w        ;  15
35    ldc2_w          iload        lload           fload         dload        ;  20
36    aload           iload_0      iload_1         iload_2       iload_3      ;  25
37    lload_0         lload_1      lload_2         lload_3       fload_0      ;  30
38    fload_1         fload_2      fload_3         dload_0       dload_1      ;  35
39    dload_2         dload_3      aload_0         aload_1       aload_2      ;  40
40    aload_3         iaload       laload          faload        daload       ;  45
41    aaload          baload       caload          saload        istore       ;  50
42    lstore          fstore       dstore          astore        istore_0     ;  55
43    istore_1        istore_2     istore_3        lstore_0      lstore_1     ;  60
44    lstore_2        lstore_3     fstore_0        fstore_1      fstore_2     ;  65
45    fstore_3        dstore_0     dstore_1        dstore_2      dstore_3     ;  70
46    astore_0        astore_1     astore_2        astore_3      iastore      ;  75
47    lastore         fastore      dastore         aastore       bastore      ;  80
48    castore         sastore      pop             pop2          dup          ;  85
49    dup_x1          dup_x2       dup2            dup2_x1       dup2_x2      ;  90
50    swap            iadd         ladd            fadd          dadd         ;  95
51    isub            lsub         fsub            dsub          imul         ; 100
52    lmul            fmul         dmul            idiv          ldiv         ; 105
53    fdiv            ddiv         irem            lrem          frem         ; 110
54    drem            ineg         lneg            fneg          dneg         ; 115
55    ishl            lshl         ishr            lshr          iushr        ; 120
56    lushr           iand         land            ior           lor          ; 125
57    ixor            lxor         iinc            i2l           i2f          ; 130
58    i2d             l2i          l2f             l2d           f2i          ; 135
59    f2l             f2d          d2i             d2l           d2f          ; 140
60    i2b             i2c          i2s             lcmp          fcmpl        ; 145
61    fcmpg           dcmpl        dcmpg           ifeq          ifne         ; 150
62    iflt            ifge         ifgt            ifle          if_icmpeq    ; 155
63    if_icmpne       if_icmplt    if_icmpge       if_icmpgt     if_icmple    ; 160
64    if_acmpeq       if_acmpne    goto            jsr           ret          ; 165
65    tableswitch     lookupswitch ireturn         lreturn       freturn      ; 170
66    dreturn         areturn      return          getstatic     putstatic    ; 175
67    getfield        putfield     invokevirtual   invokespecial invokestatic ; 180
68    invokeinterface unused       new             newarray      anewarray    ; 185
69    arraylength     athrow       checkcast       instanceof    monitorenter ; 190
70    monitorexit     wide         multianewarray  ifnull        ifnonnull    ; 195
71    goto_w          jsr_w        label           push-value    store-value  ; 200
72    ))
73
74(unless (vectorp *instructions*)
75  (let* ((list *instructions*)
76         (vector (make-array (length *instructions*)))
77         (index 0))
78    (dolist (instr list)
79      (setf (get instr 'opcode) index)
80      (setf (svref vector index) instr)
81      (incf index))
82    (setq *instructions* vector)))
83
84(defun instr (opcode)
85  (svref *instructions* opcode))
86
87(defparameter *opcode-size*
88  ;; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
89  '#(1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 2 3  ;; 000-019
90     3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 020-039
91     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1  ;; 040-059
92     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 060-079
93     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 080-099
94     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1  ;; 100-119
95     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1  ;; 120-139
96     1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3  ;; 140-159
97     3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 0 0 1 1 1 1 1 1 3 3  ;; 160-179
98     3 3 3 3 3 5 0 3 2 3 1 1 3 3 1 1 0 4 3 3  ;; 180-199
99     5 5 0                                    ;; 200-202
100     ))
101
102(defun opcode-size (opcode)
103  (svref *opcode-size* opcode))
104
105(defvar *pool* nil)
106
107(defun read-u1 (stream)
108  (read-byte stream))
109
110(defun read-u2 (stream)
111  (+ (ash (read-byte stream) 8) (read-byte stream)))
112
113(defun read-u4 (stream)
114  (+ (ash (read-u2 stream) 16) (read-u2 stream)))
115
116(defun lookup-utf8 (index)
117  (let ((entry (svref *pool* index)))
118    (when (eql (car entry) 1)
119      (caddr entry))))
120
121(defun read-constant-pool-entry (stream)
122  (let ((tag (read-u1 stream)))
123    (case tag
124      ((7 8)
125       (list tag (read-u2 stream)))
126      (1
127       (let* ((len (read-u2 stream))
128              (s (make-string len)))
129         (dotimes (i len)
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(defvar *variables* ())
307
308(defstruct variable
309  name
310  special-p
311  index)
312
313(defun push-variable (var special-p index)
314  (push (make-variable :name var :special-p special-p :index index) *variables*))
315
316(defun find-variable (var)
317  (find var *variables* :key 'variable-name))
318
319;; (defun specialp (var)
320;;   (let ((info (find-variable var)))
321;;     (if info
322;;         (cdr info)
323;;         ;; Not found in variables list.
324;;         (special-variable-p var))))
325
326(defvar *args* nil)
327(defvar *using-arg-array* nil)
328(defvar *hairy-arglist-p* nil)
329
330(defvar *val* nil) ; index of value register
331
332(defun clear ()
333  (setq *pool* nil
334        *pool-count* 1
335        *code* nil)
336  t)
337
338(defun dump-pool ()
339  (let ((pool (reverse *pool*))
340        entry)
341    (dotimes (index (1- *pool-count*))
342      (setq entry (car pool))
343      (setq type (case (car entry)
344                   (7 'class)
345                   (9 'field)
346                   (10 'method)
347                   (11 'interface)
348                   (8 'string)
349                   (3 'integer)
350                   (4 'float)
351                   (5 'long)
352                   (6 'double)
353                   (12 'name-and-type)
354                   (1 'utf8)))
355      (format t "~D: ~A ~S~%" (1+ index) type entry)
356      (setq pool (cdr pool))))
357  t)
358
359;; Returns index of entry (1-based).
360(defun pool-add (entry)
361  (setq *pool* (cons entry *pool*))
362  (prog1
363    *pool-count*
364    (incf *pool-count*)))
365
366;; Returns index of entry (1-based).
367(defun pool-find-entry (entry)
368  (do* ((remaining *pool* (cdr remaining))
369        (i 0 (1+ i))
370        (current (car remaining) (car remaining)))
371       ((null remaining) nil)
372    (when (equal current entry)
373      (return-from pool-find-entry (- *pool-count* 1 i)))))
374
375;; Adds entry if not already in pool. Returns index of entry (1-based).
376(defun pool-get (entry)
377  (or (pool-find-entry entry) (pool-add entry)))
378
379(defun pool-name (name)
380  (pool-get (list 1 (length name) name)))
381
382;; "org.armedbear.lisp.LispObject" => "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
383;; (defun type-descriptor (type)
384;;   (unless (find #\. type)
385;;     (setq type (concatenate 'string "org.armedbear.lisp." type)))
386;;   (let ((res (concatenate 'string "L" type ";")))
387;;     (dotimes (i (length res))
388;;       (when (eql (char res i) #\.)
389;;         (setf (char res i) #\/)))
390;;     res))
391
392(defun pool-name-and-type (name type)
393  (let* ((name-index (pool-name name))
394         (type-index (pool-name type)))
395    (pool-get (list 12 name-index type-index))))
396
397(defun pool-class (class-name)
398  (let ((class-name class-name))
399    (dotimes (i (length class-name))
400      (when (eql (char class-name i) #\.)
401        (setf (char class-name i) #\/)))
402    (pool-get (list 7 (pool-name class-name)))))
403
404;; (tag class-index name-and-type-index)
405(defun pool-field (class-name field-name type-name)
406  (let* ((class-index (pool-class class-name))
407         (name-and-type-index (pool-name-and-type field-name type-name)))
408    (pool-get (list 9 class-index name-and-type-index))))
409
410;; (tag class-index name-and-type-index)
411(defun pool-method (class-name method-name type-name)
412  (let* ((class-index (pool-class class-name))
413         (name-and-type-index (pool-name-and-type method-name type-name)))
414    (pool-get (list 10 class-index name-and-type-index))))
415
416(defun pool-string (string)
417  (pool-get (list 8 (pool-name string))))
418
419(defun u2 (n)
420  (list (ash n -8) (logand n #xff)))
421
422(defstruct instruction opcode args stack depth)
423
424(defun inst (opcode &optional args)
425  (unless (listp args)
426    (setq args (list args)))
427  (make-instruction :opcode opcode :args args :stack nil :depth nil))
428
429(defun emit (instr &rest args)
430  (unless (numberp instr)
431    (setq instr (get instr 'opcode)))
432  (let ((instruction (inst instr args)))
433    (setq *code* (cons instruction *code*))
434    instruction))
435
436(defmacro emit-store-value ()
437;;   `(case *val*
438;;      (0
439;;       (emit 'astore_0))
440;;      (1
441;;       (emit 'astore_1))
442;;      (2
443;;       (emit 'astore_2))
444;;      (3
445;;       (emit 'astore_3))
446;;      (t
447;;       (emit 'astore *val*))))
448  `(emit 'store-value))
449
450(defmacro emit-push-value ()
451;;   `(case *val*
452;;      (0
453;;       (emit 'aload_0))
454;;      (1
455;;       (emit 'aload_1))
456;;      (2
457;;       (emit 'aload_2))
458;;      (3
459;;       (emit 'aload_3))
460;;      (t
461;;       (emit 'aload *val*))))
462  `(emit 'push-value))
463
464(defun remove-store-value ()
465;;   (let* ((instruction (car *code*))
466;;          (opcode (instruction-opcode instruction))
467;;          slot)
468;;     (case opcode
469;;       (75
470;;        (setf slot 0))
471;;       (76
472;;        (setf slot 1))
473;;       (77
474;;        (setf slot 2))
475;;       (78
476;;        (setf slot 3))
477;;       (58
478;;        (setf slot (car (instruction-args instruction)))))
479;;     (when (and slot (= slot *val*))
480;;       (setf *code* (cdr *code*))
481;;       t)))
482  (let* ((instruction (car *code*))
483         (opcode (instruction-opcode instruction)))
484;;     (format t "REMOVE-STORE-VALUE called opcode = ~S~%" opcode)
485    (when (eql opcode 204) ; STORE-VALUE
486;;       (format t "removing STORE-VALUE~%")
487      (setf *code* (cdr *code*))
488      t)))
489
490(defconstant +lisp-class+ "org/armedbear/lisp/Lisp")
491(defconstant +lisp-object-class+ "org/armedbear/lisp/LispObject")
492(defconstant +lisp-object+ "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
493(defconstant +lisp-string+ "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
494(defconstant +lisp-symbol-class+ "org/armedbear/lisp/Symbol")
495(defconstant +lisp-thread-class+ "org/armedbear/lisp/LispThread")
496(defconstant +lisp-cons-class+ "org/armedbear/lisp/Cons")
497
498(defun emit-push-nil ()
499  (emit 'getstatic
500        +lisp-class+
501        "NIL"
502        +lisp-object+))
503
504(defun emit-push-t ()
505  (emit 'getstatic
506        +lisp-class+
507        "T"
508        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
509
510(defun emit-invokestatic (class-name method-name descriptor stack)
511  (assert stack)
512  (let ((instruction (emit 'invokestatic class-name method-name descriptor)))
513    (setf (instruction-stack instruction) stack)
514    (assert (eql (instruction-stack instruction) stack))))
515
516(defun emit-invokespecial (class-name method-name descriptor stack)
517  (let ((instruction (emit 'invokespecial class-name method-name descriptor)))
518    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
519
520(defun emit-invokevirtual (class-name method-name descriptor stack)
521  (let ((instruction (emit 'invokevirtual class-name method-name descriptor)))
522    (setf (instruction-stack instruction) stack)))
523
524;; Index of local variable used to hold the current thread.
525(defvar *thread* nil)
526(defvar *thread-var-initialized* nil)
527
528(defun ensure-thread-var-initialized ()
529  (unless *thread-var-initialized*
530    ;; Put the code to initialize the local at the very beginning of the
531    ;; function, to guarantee that the local gets initialized even if the code
532    ;; at our current location is never executed, since the local may be
533    ;; referenced elsewhere too.
534    (let ((code *code*))
535      (setf *code* ())
536      (emit-invokestatic +lisp-thread-class+
537                         "currentThread"
538                         "()Lorg/armedbear/lisp/LispThread;"
539                         1)
540      (emit 'astore *thread*)
541      (setf *code* (append code *code*)))
542    (setf *thread-var-initialized* t)))
543
544(defun emit-clear-values ()
545  (ensure-thread-var-initialized)
546  (emit 'aload *thread*)
547  (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+ "clearValues" "()V" -1))
548
549(defun emit-invoke-method (method-name)
550  (unless (remove-store-value)
551    (emit-push-value))
552  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
553                      method-name
554                      "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
555                      0)
556  (emit-store-value))
557
558;; CODE is a list.
559(defun resolve-args (instruction)
560  (let ((opcode (instruction-opcode instruction))
561        (args (instruction-args instruction)))
562    (case opcode
563      (203 ; PUSH-VALUE
564       (case *val*
565         (0
566          (inst 42)) ; ALOAD_0
567         (1
568          (inst 43)) ; ALOAD_1
569         (2
570          (inst 44)) ; ALOAD_2
571         (3
572          (inst 45)) ; ALOAD_3
573         (t
574          (inst 25 *val*))))
575      (204 ; STORE-VALUE
576       (case *val*
577         (0
578          (inst 75)) ; ASTORE_0
579         (1
580          (inst 76)) ; ASTORE_1
581         (2
582          (inst 77)) ; ASTORE_2
583         (3
584          (inst 78)) ; ASTORE_3
585         (t
586          (inst 58 *val*))))
587      ((1 ; ACONST_NULL
588        42 ; ALOAD_0
589        43 ; ALOAD_1
590        44 ; ALOAD_2
591        45 ; ALOAD_3
592        50 ; AALOAD
593        75 ; ASTORE_0
594        76 ; ASTORE_1
595        77 ; ASTORE_2
596        78 ; ASTORE_3
597        83 ; AASTORE
598        87 ; POP
599        89 ; DUP
600        95 ; SWAP
601        153 ; IFEQ
602        154 ; IFNE
603        166 ; IF_ACMPNE
604        165 ; IF_ACMPEQ
605        167 ; GOTO
606        176 ; ARETURN
607        177 ; RETURN
608        202 ; LABEL
609        )
610       instruction)
611      (25 ; ALOAD
612       (let ((index (car args)))
613         (cond ((= index 0)
614                (inst 42)) ; ALOAD_O
615               ((= index 1)
616                (inst 43)) ; ALOAD_1
617               ((= index 2)
618                (inst 44)) ; ALOAD_2
619               ((= index 3)
620                (inst 45)) ; ALOAD_3
621               ((<= 0 index 255)
622                (inst 25 index))
623               (t
624                (error "ALOAD unsupported case")))))
625      (58 ; ASTORE
626       (let ((index (car args)))
627         (cond ((= index 0)
628                (inst 75)) ; ASTORE_O
629               ((= index 1)
630                (inst 76)) ; ASTORE_1
631               ((= index 2)
632                (inst 77)) ; ASTORE_2
633               ((= index 3)
634                (inst 78)) ; ASTORE_3
635               ((<= 0 index 255)
636                (inst 58 index))
637               (t
638                (error "ASTORE unsupported case")))))
639      ((178 ; GETSTATIC class-name field-name type-name
640        179 ; PUTSTATIC class-name field-name type-name
641        )
642       (let ((index (pool-field (first args) (second args) (third args))))
643         (inst opcode (u2 index))))
644      ((182 ; INVOKEVIRTUAL class-name method-name descriptor
645        183 ; INVOKESPECIAL class-name method-name descriptor
646        184 ; INVOKESTATIC class-name method-name descriptor
647        )
648       (let ((index (pool-method (first args) (second args) (third args))))
649;;          (inst opcode (u2 index))))
650         (setf (instruction-args instruction) (u2 index))
651         instruction))
652      ((187 ; NEW class-name
653        189 ; ANEWARRAY class-name
654        193 ; INSTANCEOF class-name
655        )
656       (let ((index (pool-class (first args))))
657         (inst opcode (u2 index))))
658      ((16 ; BIPUSH
659        17 ; SIPUSH
660        )
661       (let ((n (first args)))
662         (cond ((= n 0)
663                (inst 3)) ; ICONST_0
664               ((= n 1)
665                (inst 4)) ; ICONST_1
666               ((= n 2)
667                (inst 5)) ; ICONST_2
668               ((= n 3)
669                (inst 6)) ; ICONST_3
670               ((= n 4)
671                (inst 7)) ; ICONST_4
672               ((= n 5)
673                (inst 8)) ; ICONST_5
674               ((<= -128 n 127)
675                (inst 16 (logand n #xff))) ; BIPUSH
676               (t ; SIPUSH
677                (inst 17 (u2 n))))))
678      (18 ; LDC
679       (unless (= (length args) 1)
680         (error "wrong number of args for LDC"))
681       (if (> (car args) 255)
682           (inst 19 (u2 (car args))) ; LDC_W
683           (inst opcode args)))
684      (t
685       (error "RESOLVE-ARGS unsupported opcode ~D" opcode)))))
686
687;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
688(defun resolve-opcodes (code)
689  (map 'vector #'resolve-args code))
690
691(defun branch-opcode-p (opcode)
692  (member opcode
693    '(153 ; IFEQ
694      154 ; IFNE
695      165 ; IF_ACMPEQ
696      166 ; IF_ACMPNE
697      167 ; GOTO
698      )))
699
700(defun stack-effect (opcode)
701  (case opcode
702    (203 ; PUSH-VALUE
703     1)
704    (204 ; STORE-VALUE
705     -1)
706    ((25 ; ALOAD
707      42 ; ALOAD_0
708      43 ; ALOAD_1
709      44 ; ALOAD_2
710      45 ; ALOAD_3
711      )
712     1)
713    ((58 ; ASTORE
714      75 ; ASTORE_0
715      76 ; ASTORE_1
716      77 ; ASTORE_2
717      78 ; ASTORE_3
718      )
719     -1)
720    (50 ; AALOAD
721     -1)
722    (83 ; AASTORE
723     -3)
724    ((1 ; ACONST_NULL
725      3 4 5 6 7 8 ; ICONST_0 ... ICONST_5
726      16 ; BIPUSH
727      17 ; SIPUSH
728      )
729     1)
730    (18 ; LDC
731     1)
732    (178 ; GETSTATIC
733     1)
734    (179 ; PUTSTATIC
735     -1)
736    (187 ; NEW
737     1)
738    (189 ; ANEWARRAY
739     0)
740    (193 ; INSTANCEOF
741     0)
742    ((153 ; IFEQ
743      154 ; IFNE
744      )
745     -1)
746    ((165 ; IF_ACMPEQ
747      166 ; IF_ACMPNE
748      )
749     -2)
750    ((167 ; GOTO
751      202 ; LABEL
752      )
753     0)
754    (89 ; DUP
755     1)
756    (95 ; SWAP
757     0)
758    (87 ; POP
759     -1)
760    (176 ; ARETURN
761     -1)
762    (177 ; RETURN
763     0)
764    (t
765     (format t "STACK-EFFECT unsupported opcode ~S~%" opcode)
766     0)))
767
768(defun walk-code (code start-index depth)
769  (do* ((i start-index (1+ i))
770        (limit (length code)))
771       ((>= i limit) depth)
772    (let ((instruction (svref code i)))
773      (when (instruction-depth instruction)
774        (return-from walk-code))
775      (setf (instruction-depth instruction) depth)
776      (setf depth (+ depth (instruction-stack instruction)))
777      (if (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
778          (let ((label (car (instruction-args instruction))))
779;;             (format t "target = ~S~%" target)
780            (walk-code code (symbol-value label) depth)
781            )
782          ()))))
783
784(defun analyze-stack ()
785  (sys::require-type *code* 'vector)
786  (dotimes (i (length *code*))
787    (let* ((instruction (svref *code* i))
788           (opcode (instruction-opcode instruction)))
789      (when (eql opcode 202)
790        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
791          (set label i)))
792      (unless (instruction-stack instruction)
793        (setf (instruction-stack instruction) (stack-effect opcode)))))
794  (walk-code *code* 0 0)
795  (let ((max-stack 0))
796    (dotimes (i (length *code*))
797      (let ((instruction (svref *code* i)))
798        (setf max-stack (max max-stack (instruction-depth instruction)))))
799;;     (format t "max-stack = ~D~%" max-stack)
800    max-stack))
801
802(defun finalize-code ()
803  (setf *code* (nreverse (coerce *code* 'vector))))
804
805(defun print-code()
806  (dotimes (i (length *code*))
807    (let ((instruction (svref *code* i)))
808      (format t "~A ~S~%"
809              (instr (instruction-opcode instruction))
810              (instruction-args instruction)))))
811
812(defun validate-labels ()
813  (dotimes (i (length *code*))
814    (let* ((instruction (svref *code* i))
815           (opcode (instruction-opcode instruction)))
816      (when (eql opcode 202)
817        (let ((label (car (instruction-args instruction))))
818          (set label i))))))
819
820(defun optimize-code ()
821  (when *debug*
822    (format t "----- before optimization -----~%")
823    (print-code))
824  (loop
825    (let ((changed-p nil))
826      ;; Make a list of the labels that are actually branched to.
827      (let ((branch-targets ()))
828        (dotimes (i (length *code*))
829          (let ((instruction (svref *code* i)))
830            (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
831              (push (car (instruction-args instruction)) branch-targets))))
832;;         (format t "branch-targets = ~S~%" branch-targets)
833        ;; Remove labels that are not used as branch targets.
834        (dotimes (i (length *code*))
835          (let ((instruction (svref *code* i)))
836            (when (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
837              (let ((label (car (instruction-args instruction))))
838                (unless (member label branch-targets)
839                  (setf (instruction-opcode instruction) 0)'
840                  (setf changed-p t)))))))
841      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
842      (dotimes (i (length *code*))
843        (let ((instruction (svref *code* i)))
844          (when (and (< i (1- (length *code*)))
845                     (= (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
846                     (let ((next-instruction (svref *code* (1+ i))))
847                       (cond ((and (= (instruction-opcode next-instruction) 202) ; LABEL
848                                   (eq (car (instruction-args instruction))
849                                       (car (instruction-args next-instruction))))
850                              ;; GOTO next instruction.
851                              (setf (instruction-opcode instruction) 0)
852                              (setf changed-p t))
853                             ((= (instruction-opcode next-instruction) 167) ; GOTO
854                              ;; One GOTO right after another.
855                              (setf (instruction-opcode next-instruction) 0)
856                              (setf changed-p t))
857                              ))))))
858      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
859      ;; Reduce GOTOs.
860      (validate-labels)
861      (dotimes (i (length *code*))
862        (let ((instruction (svref *code* i)))
863          (when (eql (instruction-opcode instruction) 167) ; GOTO
864            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
865                   (target-index (1+ (symbol-value label)))
866                   (instr1 (svref *code* target-index))
867                   (instr2 (if (eql (instruction-opcode instr1) 203) ; PUSH-VALUE
868                               (svref *code* (1+ target-index))
869                               nil)))
870              (when (and instr2 (eql (instruction-opcode instr2) 176)) ; ARETURN
871                (let ((previous-instruction (svref *code* (1- i))))
872                  (when (eql (instruction-opcode previous-instruction) 204) ; STORE-VALUE
873                    (setf (instruction-opcode previous-instruction) 176) ; ARETURN
874                    (setf (instruction-opcode instruction) 0)
875                    (setf changed-p t))))))))
876      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
877      ;; Look for sequence STORE-VALUE LOAD-VALUE ARETURN.
878      (dotimes (i (- (length *code*) 2))
879        (let ((instr1 (svref *code* i))
880              (instr2 (svref *code* (+ i 1)))
881              (instr3 (svref *code* (+ i 2))))
882          (when (and (eql (instruction-opcode instr1) 204)
883                     (eql (instruction-opcode instr2) 203)
884                     (eql (instruction-opcode instr3) 176))
885            (setf (instruction-opcode instr1) 176)
886            (setf (instruction-opcode instr2) 0)
887            (setf (instruction-opcode instr3) 0)
888            (setf changed-p t))))
889      (setf *code* (delete 0 *code* :key #'instruction-opcode))
890      (unless changed-p
891          (return))))
892  (when *debug*
893    (format t "----- after optimization -----~%")
894    (print-code)))
895
896(defvar *max-stack*)
897
898;; CODE is a list of INSTRUCTIONs.
899(defun code-bytes (code)
900  (let ((code (resolve-opcodes code))
901        (length 0))
902    ;; Pass 1: calculate label offsets and overall length.
903    (dotimes (i (length code))
904      (let* ((instruction (aref code i))
905             (opcode (instruction-opcode instruction)))
906        (if (= opcode 202) ; LABEL
907            (let ((label (car (instruction-args instruction))))
908              (set label length))
909            (incf length (opcode-size opcode)))))
910    ;; Pass 2: replace labels with calculated offsets.
911    (let ((index 0))
912      (dotimes (i (length code))
913        (let ((instruction (aref code i)))
914          (when (branch-opcode-p (instruction-opcode instruction))
915            (let* ((label (car (instruction-args instruction)))
916                   (offset (- (symbol-value `,label) index)))
917              (setf (instruction-args instruction) (u2 offset))))
918          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
919            (incf index (opcode-size (instruction-opcode instruction)))))))
920    ;; Expand instructions into bytes, skipping LABEL pseudo-instructions.
921    (let ((bytes (make-array length))
922          (index 0))
923      (dotimes (i (length code))
924        (let ((instruction (aref code i)))
925          (unless (= (instruction-opcode instruction) 202) ; LABEL
926            (setf (svref bytes index) (instruction-opcode instruction))
927            (incf index)
928            (dolist (byte (instruction-args instruction))
929              (setf (svref bytes index) byte)
930              (incf index)))))
931      bytes)))
932
933(defun write-u1 (n)
934  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
935
936(defun write-u2 (n)
937  (write-byte (ash n -8) *stream*)
938  (write-byte (logand n #xFF) *stream*))
939
940(defun write-u4 (n)
941  (write-u2 (ash n -16))
942  (write-u2 (logand n #xFFFF)))
943
944(defun write-utf8 (string)
945  (dotimes (i (length string))
946    (let ((c (char string i)))
947      (if (eql c #\null)
948          (progn
949            (write-u1 #xC0)
950            (write-u1 #x80))
951          (write-u1 (char-int c))))))
952
953(defun utf8-length (string)
954  (let ((len 0))
955    (dotimes (i (length string))
956      (incf len (if (eql (char string i) #\null) 2 1)))
957    len))
958
959(defun write-cp-entry (entry)
960  (write-u1 (first entry))
961  (case (first entry)
962    (1 ; UTF8
963     (write-u2 (utf8-length (third entry)))
964     (write-utf8 (third entry)))
965    ((5 6)
966     (write-u4 (second entry))
967     (write-u4 (third entry)))
968    ((9 10 11 12)
969     (write-u2 (second entry))
970     (write-u2 (third entry)))
971    ((7 8)
972     (write-u2 (second entry)))
973    (t
974     (error "WRITE-CP-ENTRY unhandled tag ~D~%" (car entry)))
975  ))
976
977(defun write-pool ()
978  (write-u2 *pool-count*)
979  (dolist (entry (reverse *pool*))
980    (write-cp-entry entry)))
981
982(defstruct field
983  access-flags
984  name
985  descriptor
986  name-index
987  descriptor-index)
988
989(defstruct method
990  access-flags
991  name
992  descriptor
993  name-index
994  descriptor-index
995  max-stack
996  max-locals
997  code)
998
999(defun make-constructor (super name args body)
1000  (let* ((constructor (make-method :name "<init>"
1001                                   :descriptor "()V"))
1002         (*code* ()))
1003    (setf (method-name-index constructor) (pool-name (method-name constructor)))
1004    (setf (method-descriptor-index constructor) (pool-name (method-descriptor constructor)))
1005    (setf (method-max-locals constructor) 1)
1006    (cond (*hairy-arglist-p*
1007           (emit 'aload_0) ;; this
1008           (emit 'aconst_null) ;; name
1009           (let ((s (format nil "~S" args)))
1010             (emit 'ldc
1011                   (pool-string s))
1012             (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Lisp"
1013                                "readObjectFromString"
1014                                "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1015                                0))
1016           (emit-push-nil) ;; body
1017           (emit 'aconst_null) ;; environment
1018           (emit-invokespecial super
1019                               "<init>"
1020                               "(Ljava/lang/String;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1021                               -4))
1022          (t
1023           (emit 'aload_0)
1024           (emit-invokespecial super
1025                               "<init>"
1026                               "()V"
1027                               0)))
1028    (setf *code* (append *static-code* *code*))
1029    (emit 'return)
1030    (finalize-code)
1031    (optimize-code)
1032    (setf (method-max-stack constructor) (analyze-stack))
1033    (setf (method-code constructor) (code-bytes *code*))
1034    constructor))
1035
1036(defun write-code-attr (method)
1037  (let* ((name-index (pool-name "Code"))
1038         (code (method-code method))
1039         (code-length (length code))
1040         (length (+ code-length 12))
1041         (max-stack (or (method-max-stack method) 20))
1042         (max-locals (or (method-max-locals method) 1)))
1043    (write-u2 name-index)
1044    (write-u4 length)
1045    (write-u2 max-stack)
1046    (write-u2 max-locals)
1047    (write-u4 code-length)
1048    (dotimes (i code-length)
1049      (write-u1 (svref code i)))
1050    (write-u2 0) ; exception table length
1051    (write-u2 0) ; attributes count
1052    ))
1053
1054(defun write-method (method)
1055  (write-u2 (or (method-access-flags method) #x1)) ; access flags
1056  (write-u2 (method-name-index method))
1057  (write-u2 (method-descriptor-index method))
1058  (write-u2 1) ; attributes count
1059  (write-code-attr method))
1060
1061(defun write-field (field)
1062  (write-u2 (or (field-access-flags field) #x1)) ; access flags
1063  (write-u2 (field-name-index field))
1064  (write-u2 (field-descriptor-index field))
1065  (write-u2 0)) ; attributes count
1066
1067(defun declare-field (name descriptor)
1068  (let ((field (make-field :name name :descriptor descriptor)))
1069    (setf (field-access-flags field) (logior #x8 #x2)) ; private static
1070    (setf (field-name-index field) (pool-name (field-name field)))
1071    (setf (field-descriptor-index field) (pool-name (field-descriptor field)))
1072    (setq *fields* (cons field *fields*))))
1073
1074(defun sanitize (symbol)
1075  (let* ((input (symbol-name symbol))
1076         (output (make-array (length input) :fill-pointer 0 :element-type 'character)))
1077    (dotimes (i (length input))
1078      (let ((c (char-upcase (char input i))))
1079        (cond ((<= #.(char-code #\A) (char-code c) #.(char-code #\Z))
1080               (vector-push c output))
1081              ((eql c #\-)
1082               (vector-push #\_ output)))))
1083    (when (plusp (length output))
1084      output)))
1085
1086(defvar *declared-symbols* ())
1087(defvar *declared-functions* ())
1088
1089(defun declare-symbol (symbol)
1090  (let ((g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1091    (unless g
1092      (let ((*code* *static-code*)
1093            (s (sanitize symbol)))
1094        (setq g (symbol-name (gensym)))
1095        (when s
1096          (setq g (concatenate 'string g "_" s)))
1097        (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1098        (emit 'ldc
1099              (pool-string (symbol-name symbol)))
1100        (emit 'ldc
1101              (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1102        (emit-invokestatic +lisp-class+
1103                           "internInPackage"
1104                           "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1105                           -1)
1106        (emit 'putstatic
1107              *this-class*
1108              g
1109              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1110        (setq *static-code* *code*)
1111        (setf (gethash symbol *declared-symbols*) g)))
1112    g))
1113
1114(defun declare-function (symbol)
1115  (let ((f (gethash symbol *declared-functions*)))
1116    (unless f
1117      (setf f (symbol-name (gensym)))
1118      (let ((s (sanitize symbol)))
1119        (when s
1120          (setf f (concatenate 'string f "_" s))))
1121      (let ((*code* *static-code*)
1122            (g (gethash symbol *declared-symbols*)))
1123        (cond (g
1124               (emit 'getstatic
1125                     *this-class*
1126                     g
1127                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1128              (t
1129               (emit 'ldc
1130                     (pool-string (symbol-name symbol)))
1131               (emit 'ldc
1132                     (pool-string (package-name (symbol-package symbol))))
1133               (emit-invokestatic +lisp-class+
1134                                  "internInPackage"
1135                                  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1136                                  -1)))
1137        (declare-field f "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1138        (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1139                            "getSymbolFunctionOrDie"
1140                            "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1141                            0)
1142        (emit 'putstatic
1143              *this-class*
1144              f
1145              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1146        (setq *static-code* *code*)
1147        (setf (gethash symbol *declared-functions*) f)))
1148    f))
1149
1150(defun declare-keyword (symbol)
1151  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1152        (*code* *static-code*))
1153    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1154    (emit 'ldc
1155          (pool-string (symbol-name symbol)))
1156    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/Keyword"
1157                       "internKeyword"
1158                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"
1159                       0)
1160    (emit 'putstatic
1161          *this-class*
1162          g
1163          "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1164    (setq *static-code* *code*)
1165    g))
1166
1167(defun declare-object-as-string (obj)
1168  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1169        (s (format nil "~S" obj))
1170        (*code* *static-code*))
1171    (declare-field g +lisp-object+)
1172    (emit 'ldc
1173          (pool-string s))
1174    (emit-invokestatic +lisp-class+
1175                       "readObjectFromString"
1176                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1177                       0)
1178    (emit 'putstatic
1179          *this-class*
1180          g
1181          +lisp-object+)
1182    (setq *static-code* *code*)
1183    g))
1184
1185(defun declare-object (obj)
1186  (let ((key (symbol-name (gensym))))
1187    (sys::remember key obj)
1188    (let* ((g1 (declare-string key))
1189           (g2 (symbol-name (gensym)))
1190           (*code* *static-code*))
1191      (declare-field g2 +lisp-object+)
1192      (emit 'getstatic
1193            *this-class*
1194            g1
1195            +lisp-string+)
1196      (emit 'dup)
1197      (emit-invokestatic +lisp-class+
1198                         "recall"
1199                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1200                         0)
1201      (emit 'putstatic
1202            *this-class*
1203            g2
1204            +lisp-object+)
1205      (emit-invokestatic +lisp-class+
1206                         "forget"
1207                         "(Lorg/armedbear/lisp/LispString;)V"
1208                         -1)
1209      (setq *static-code* *code*)
1210      g2)))
1211
1212(defun declare-string (string)
1213  (let ((g (symbol-name (gensym)))
1214        (*code* *static-code*))
1215    (declare-field g "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1216    (emit 'ldc
1217          (pool-string string))
1218    (emit-invokestatic "org/armedbear/lisp/LispString"
1219                       "getInstance"
1220                       "(Ljava/lang/String;)Lorg/armedbear/lisp/LispString;"
1221                       0)
1222    (emit 'putstatic
1223          *this-class*
1224          g
1225          +lisp-string+)
1226    (setq *static-code* *code*)
1227    g))
1228
1229(defun compile-constant (form)
1230  (cond
1231   ((fixnump form)
1232    (let ((n form))
1233      (cond ((zerop n)
1234             (emit 'getstatic
1235                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1236                   "ZERO"
1237                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1238             (emit-store-value))
1239            ((= n 1)
1240             (emit 'getstatic
1241                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1242                   "ONE"
1243                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1244             (emit-store-value))
1245            ((= n 2)
1246             (emit 'getstatic
1247                   "org/armedbear/lisp/Fixnum"
1248                   "TWO"
1249                   "Lorg/armedbear/lisp/Fixnum;")
1250             (emit-store-value))
1251            (t
1252             (let ((g (declare-object-as-string n)))
1253               (emit 'getstatic
1254                     *this-class*
1255                     g
1256                     "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1257               (emit-store-value))))))
1258   ((numberp form)
1259    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1260      (emit 'getstatic
1261            *this-class*
1262            g
1263            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1264      (emit-store-value)))
1265   ((stringp form)
1266    (let ((g (declare-string form)))
1267      (emit 'getstatic
1268            *this-class*
1269            g
1270            "Lorg/armedbear/lisp/LispString;")
1271      (emit-store-value)))
1272   ((vectorp form)
1273    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1274      (emit 'getstatic
1275            *this-class*
1276            g
1277            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1278      (emit-store-value)))
1279   ((characterp form)
1280    (let ((g (declare-object-as-string form)))
1281      (emit 'getstatic
1282            *this-class*
1283            g
1284            "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1285      (emit-store-value)))
1286   ((symbolp form)
1287    (when (null (symbol-package form))
1288      ;; An uninterned symbol.
1289      (let ((g (declare-object form)))
1290        (emit 'getstatic
1291              *this-class*
1292              g
1293              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")
1294        (emit-store-value))))
1295   (t
1296    (error "COMPILE-CONSTANT unhandled case ~S" form))))
1297
1298(defun compile-binary-operation (op args)
1299  (compile-form (first args))
1300  (unless (remove-store-value)
1301    (emit-push-value))
1302  (compile-form (second args))
1303  (unless (remove-store-value)
1304    (emit-push-value))
1305  (unless (every 'constantp args)
1306    (emit-clear-values))
1307  (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1308                      op
1309                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1310                      -1)
1311  (emit-store-value))
1312
1313(defparameter unary-operators (make-hash-table))
1314
1315(setf (gethash '1+              unary-operators) "incr")
1316(setf (gethash '1-              unary-operators) "decr")
1317(setf (gethash 'ATOM            unary-operators) "ATOM")
1318(setf (gethash 'BIT-VECTOR-P    unary-operators) "BIT_VECTOR_P")
1319(setf (gethash 'CADR            unary-operators) "cadr")
1320(setf (gethash 'CAR             unary-operators) "car")
1321(setf (gethash 'CDDR            unary-operators) "cddr")
1322(setf (gethash 'CDR             unary-operators) "cdr")
1323(setf (gethash 'COMPLEXP        unary-operators) "COMPLEXP")
1324(setf (gethash 'CONSTANTP       unary-operators) "CONSTANTP")
1325(setf (gethash 'DENOMINATOR     unary-operators) "DENOMINATOR")
1326(setf (gethash 'ENDP            unary-operators) "ENDP")
1327(setf (gethash 'EVENP           unary-operators) "EVENP")
1328(setf (gethash 'FIRST           unary-operators) "car")
1329(setf (gethash 'FLOATP          unary-operators) "FLOATP")
1330(setf (gethash 'INTEGERP        unary-operators) "INTEGERP")
1331(setf (gethash 'LENGTH          unary-operators) "LENGTH")
1332(setf (gethash 'LISTP           unary-operators) "LISTP")
1333(setf (gethash 'MINUSP          unary-operators) "MINUSP")
1334(setf (gethash 'NOT             unary-operators) "NOT")
1335(setf (gethash 'NREVERSE        unary-operators) "nreverse")
1336(setf (gethash 'NULL            unary-operators) "NOT")
1337(setf (gethash 'NUMBERP         unary-operators) "NUMBERP")
1338(setf (gethash 'NUMERATOR       unary-operators) "NUMERATOR")
1339(setf (gethash 'ODDP            unary-operators) "ODDP")
1340(setf (gethash 'PLUSP           unary-operators) "PLUSP")
1341(setf (gethash 'RATIONALP       unary-operators) "RATIONALP")
1342(setf (gethash 'REALP           unary-operators) "REALP")
1343(setf (gethash 'REST            unary-operators) "cdr")
1344(setf (gethash 'SECOND          unary-operators) "cadr")
1345(setf (gethash 'SIMPLE-STRING-P unary-operators) "SIMPLE_STRING_P")
1346(setf (gethash 'STRINGP         unary-operators) "STRINGP")
1347(setf (gethash 'SYMBOLP         unary-operators) "SYMBOLP")
1348(setf (gethash 'VECTORP         unary-operators) "VECTORP")
1349(setf (gethash 'ZEROP           unary-operators) "ZEROP")
1350
1351(defun compile-function-call-1 (fun args)
1352  (let ((s (gethash fun unary-operators)))
1353    (when s
1354      (compile-form (first args))
1355      (emit-invoke-method s)
1356      (return-from compile-function-call-1 t)))
1357    nil)
1358
1359(defun compile-function-call-2 (fun args)
1360  (case fun
1361    (EQ
1362     (compile-form (first args))
1363     (unless (remove-store-value)
1364       (emit-push-value))
1365     (compile-form (second args))
1366     (unless (remove-store-value)
1367       (emit-push-value))
1368     (let ((label1 (gensym))
1369           (label2 (gensym)))
1370       (emit 'if_acmpeq `,label1)
1371       (emit-push-nil)
1372       (emit 'goto `,label2)
1373       (emit 'label `,label1)
1374       (emit-push-t)
1375       (emit 'label `,label2))
1376     (emit-store-value)
1377     t)
1378    (EQL
1379     (compile-binary-operation "EQL" args)
1380     t)
1381    (+
1382     (compile-binary-operation "add" args)
1383     t)
1384    (-
1385     (compile-binary-operation "subtract" args)
1386     t)
1387    (/
1388     (compile-binary-operation "divideBy" args)
1389     t)
1390    (*
1391     (compile-binary-operation "multiplyBy" args)
1392     t)
1393    (<
1394     (compile-binary-operation "IS_LT" args)
1395     t)
1396    (<=
1397     (compile-binary-operation "IS_LE" args)
1398     t)
1399    (>
1400     (compile-binary-operation "IS_GT" args)
1401     t)
1402    (>=
1403     (compile-binary-operation "IS_GE" args)
1404     t)
1405    (=
1406     (compile-binary-operation "IS_E" args)
1407     t)
1408    (/=
1409     (compile-binary-operation "IS_NE" args)
1410     t)
1411    (AREF
1412     (compile-binary-operation "AREF" args)
1413     t)
1414    (LIST
1415     (compile-form (first args))
1416     (unless (remove-store-value)
1417       (emit-push-value))
1418     (compile-form (second args))
1419     (unless (remove-store-value)
1420       (emit-push-value))
1421     (emit-invokestatic +lisp-class+
1422                        "list2"
1423                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1424                        -1)
1425     (emit-store-value)
1426     t)
1427    (SYS::SIMPLE-TYPEP
1428     (compile-binary-operation "typep" args))
1429    (t
1430     nil)))
1431
1432(defun compile-function-call-3 (fun args)
1433  (case fun
1434    (LIST
1435     (compile-form (first args))
1436     (unless (remove-store-value)
1437       (emit-push-value))
1438     (compile-form (second args))
1439     (unless (remove-store-value)
1440       (emit-push-value))
1441     (compile-form (third args))
1442     (unless (remove-store-value)
1443       (emit-push-value))
1444     (unless (every 'constantp args)
1445       (emit-clear-values))
1446     (emit-invokestatic +lisp-class+
1447                        "list3"
1448                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Cons;"
1449                        -2)
1450     (emit-store-value)
1451     t)
1452    (t
1453     nil)))
1454
1455(defconstant +known-packages+ (list (find-package "COMMON-LISP")
1456                                    (find-package "SYSTEM")
1457                                    (find-package "EXTENSIONS")))
1458
1459(defun compile-function-call (fun args &optional for-effect)
1460;;   (format t "compile-function-call fun = ~S args = ~S~%" fun args)
1461  (unless (symbolp fun)
1462    (error "COMPILE-FUNCTION-CALL ~S is not a symbol" fun))
1463  (let ((numargs (length args)))
1464    (cond ((= numargs 1)
1465           (when (compile-function-call-1 fun args)
1466             (return-from compile-function-call)))
1467          ((= numargs 2)
1468           (when (compile-function-call-2 fun args)
1469             (return-from compile-function-call)))
1470          ((= numargs 3)
1471           (when (compile-function-call-3 fun args)
1472             (return-from compile-function-call))))
1473
1474    ;; FIXME This shouldn't go here! Do this in the constructor of the
1475    ;; compiled function!
1476    (resolve fun)
1477
1478    (cond
1479     ((eq fun *defun-name*)
1480      (emit 'aload 0)) ; this
1481     ((memq (symbol-package fun) +known-packages+)
1482      (let ((f (declare-function fun)))
1483        (emit 'getstatic
1484              *this-class*
1485              f
1486              "Lorg/armedbear/lisp/LispObject;")))
1487     (t
1488      (let ((g (declare-symbol fun)))
1489        (emit 'getstatic
1490              *this-class*
1491              g
1492              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
1493      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
1494                          "getSymbolFunctionOrDie"
1495                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1496                          0)))
1497    (case numargs
1498      (0
1499       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1500                           "execute"
1501                           "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1502                           0))
1503      (1
1504       (compile-form (first args))
1505       (unless (remove-store-value)
1506         (emit-push-value))
1507       (unless (constantp (first args))
1508         (emit-clear-values))
1509       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1510                           "execute"
1511                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1512                           -1))
1513      (2
1514       (compile-form (first args))
1515       (unless (remove-store-value)
1516         (emit-push-value))
1517       (compile-form (second args))
1518       (unless (remove-store-value)
1519         (emit-push-value))
1520       (unless (every 'constantp args)
1521         (emit-clear-values))
1522       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1523                           "execute"
1524                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1525                           -2))
1526      (3
1527       (compile-form (first args))
1528       (unless (remove-store-value)
1529         (emit-push-value))
1530       (compile-form (second args))
1531       (unless (remove-store-value)
1532         (emit-push-value))
1533       (compile-form (third args))
1534       (unless (remove-store-value)
1535         (emit-push-value))
1536       (unless (every 'constantp args)
1537         (emit-clear-values))
1538       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1539                           "execute"
1540                           "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1541                           -3))
1542      (t
1543       (emit 'sipush (length args))
1544       (emit 'anewarray "org/armedbear/lisp/LispObject")
1545       (let ((i 0))
1546         (dolist (form args)
1547           (emit 'dup)
1548           (emit 'sipush i)
1549           (compile-form form)
1550           (unless (remove-store-value)
1551             (emit-push-value)) ; leaves value on stack
1552           (emit 'aastore) ; store value in array
1553           (incf i))) ; array left on stack here
1554       ;; Stack: function array-ref
1555       (unless (every 'constantp args)
1556         (emit-clear-values))
1557       (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1558                           "execute"
1559                           "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1560                           -1)))
1561    (if for-effect
1562        (emit 'pop)
1563        (emit-store-value))))
1564
1565(defun compile-test (form)
1566  ;; Use a Java boolean if possible.
1567  (when (consp form)
1568    (case (length form)
1569      (2 (when (memq (car form) '(NOT NULL))
1570           (compile-form (second form))
1571           (unless (remove-store-value)
1572             (emit-push-value))
1573           (emit-push-nil)
1574           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1575         (when (eq (car form) 'SYMBOLP)
1576           (compile-form (second form))
1577           (unless (remove-store-value)
1578             (emit-push-value))
1579           (emit 'instanceof +lisp-symbol-class+)
1580           (return-from compile-test 'ifeq))
1581         (when (eq (car form) 'CONSP)
1582           (compile-form (second form))
1583           (unless (remove-store-value)
1584             (emit-push-value))
1585           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1586           (return-from compile-test 'ifeq))
1587         (when (eq (car form) 'ATOM)
1588           (compile-form (second form))
1589           (unless (remove-store-value)
1590             (emit-push-value))
1591           (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1592           (return-from compile-test 'ifne))
1593         (let ((s (cdr (assq (car form)
1594                             '((EVENP     . "evenp")
1595                               (FLOATP    . "floatp")
1596                               (INTEGERP  . "integerp")
1597                               (MINUSP    . "minusp")
1598                               (LISTP     . "listp")
1599                               (NUMBERP   . "numberp")
1600                               (ODDP      . "oddp")
1601                               (PLUSP     . "plusp")
1602                               (RATIONALP . "rationalp")
1603                               (REALP     . "realp")
1604                               (VECTORP   . "vectorp")
1605                               (ZEROP     . "zerop")
1606                               )))))
1607           (when s
1608             (compile-form (second form))
1609             (unless (remove-store-value)
1610               (emit-push-value))
1611             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1612                                 s
1613                                 "()Z"
1614                                 0)
1615             (return-from compile-test 'ifeq))))
1616      (3 (when (eq (car form) 'EQ)
1617           (compile-form (second form))
1618           (unless (remove-store-value)
1619             (emit-push-value))
1620           (compile-form (third form))
1621           (unless (remove-store-value)
1622             (emit-push-value))
1623           (return-from compile-test 'if_acmpne))
1624         (let ((s (cdr (assq (car form)
1625                             '((=      . "isEqualTo")
1626                               (/=     . "isNotEqualTo")
1627                               (<      . "isLessThan")
1628                               (<=     . "isLessThanOrEqualTo")
1629                               (>      . "isGreaterThan")
1630                               (>=     . "isGreaterThanOrEqualTo")
1631                               (EQL    . "eql")
1632                               (EQUAL  . "equal")
1633                               (EQUALP . "equalp")
1634                               )))))
1635           (when s
1636             (compile-form (second form))
1637             (unless (remove-store-value)
1638               (emit-push-value))
1639             (compile-form (third form))
1640             (unless (remove-store-value)
1641               (emit-push-value))
1642             (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
1643                                 s
1644                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Z"
1645                                 -1)
1646             (return-from compile-test 'ifeq))))))
1647  ;; Otherwise...
1648  (compile-form form)
1649  (unless (remove-store-value)
1650    (emit-push-value))
1651  (unless (atom form) ; FIXME There are other safe cases too!
1652    (emit-clear-values))
1653  (emit-push-nil)
1654  'if_acmpeq)
1655
1656(defun compile-if (form for-effect)
1657  (let* ((test (second form))
1658         (consequent (third form))
1659         (alternate (fourth form))
1660         (label1 (gensym))
1661         (label2 (gensym)))
1662    (emit (compile-test test) `,label1)
1663    (compile-form consequent for-effect)
1664    (emit 'goto `,label2)
1665    (emit 'label `,label1)
1666    (compile-form alternate for-effect)
1667    (emit 'label `,label2)))
1668
1669(defun compile-multiple-value-list (form for-effect)
1670  (compile-form (second form))
1671  (unless (remove-store-value)
1672    (emit-push-value))
1673  (emit-invokestatic +lisp-class+
1674                     "multipleValueList"
1675                     "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
1676                     0)
1677  (emit-store-value))
1678
1679(defun compile-let/let* (form for-effect)
1680  (let* ((*variables* *variables*)
1681         (specials ())
1682         (saved-fp (fill-pointer *locals*))
1683         (varlist (cadr form))
1684         (specialp nil)
1685         env-var)
1686    ;; Process declarations.
1687    (dolist (f (cddr form))
1688      (unless (and (consp f) (eq (car f) 'declare))
1689        (return))
1690      (let ((decls (cdr f)))
1691        (dolist (decl decls)
1692          (when (eq (car decl) 'special)
1693            (setf specials (append (cdr decl) specials))))))
1694    ;; Are we going to bind any special variables?
1695    (dolist (varspec varlist)
1696      (let ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec)))
1697        (when (or (memq var specials) (special-variable-p var))
1698          (setq specialp t)
1699          (return))))
1700    ;; If so...
1701    (when specialp
1702      ;; Save current dynamic environment.
1703      (setf env-var (vector-push nil *locals*))
1704      (setf *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1705      (ensure-thread-var-initialized)
1706      (emit 'aload *thread*)
1707      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1708                          "getDynamicEnvironment"
1709                          "()Lorg/armedbear/lisp/Environment;"
1710                          0)
1711      (emit 'astore env-var))
1712    (ecase (car form)
1713      (LET
1714       (compile-let-vars varlist specials))
1715      (LET*
1716       (compile-let*-vars varlist specials)))
1717    ;; Body of LET/LET*.
1718    (emit-clear-values)
1719    (do ((body (cddr form) (cdr body)))
1720        ((null (cdr body))
1721         (compile-form (car body) for-effect))
1722      (compile-form (car body) t))
1723    (when specialp
1724      ;; Restore dynamic environment.
1725      (emit 'aload *thread*)
1726      (emit 'aload env-var)
1727      (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
1728                          "setDynamicEnvironment"
1729                          "(Lorg/armedbear/lisp/Environment;)V"
1730                          -2))
1731    ;; Restore fill pointer to its saved value so the slots used by these
1732    ;; bindings will again be available.
1733    (setf (fill-pointer *locals*) saved-fp)))
1734
1735(defun compile-let-vars (varlist specials)
1736;;   (format t "compile-let-vars *locals* = ~S~%" *locals*)
1737  ;; Generate code to evaluate the initforms and leave the resulting values
1738  ;; on the stack.
1739  (let ((last-push-was-nil nil))
1740    (dolist (varspec varlist)
1741      (let (var initform)
1742        (if (consp varspec)
1743            (setq var (car varspec)
1744                  initform (cadr varspec))
1745            (setq var varspec
1746                  initform nil))
1747        (cond (initform
1748               (compile-form initform)
1749               (unless (remove-store-value)
1750                 (emit-push-value))
1751               (setf last-push-was-nil nil))
1752              (t
1753               (if last-push-was-nil
1754                   (emit 'dup)
1755                   (emit-push-nil))
1756               (setf last-push-was-nil t))))))
1757  ;; Add local variables to local variables vector.
1758  (dolist (varspec varlist)
1759    (let* ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1760           (specialp (if (or (memq var specials) (special-variable-p var)) t nil))
1761           (index (if specialp nil (fill-pointer *locals*))))
1762      (push-variable var specialp index)
1763      (unless specialp
1764;;         (format t "pushing ~S~%" var)
1765        (vector-push var *locals*)
1766;;         (format t "after push *locals* = ~S~%" *locals*)
1767        )))
1768  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*)))
1769  ;; At this point the initial values are on the stack. Now generate code to
1770  ;; pop them off one by one and store each one in the corresponding local or
1771  ;; special variable. In order to do this, we must process the variable list
1772  ;; in reverse order.
1773  (do* ((varlist (reverse varlist) (cdr varlist))
1774        (varspec (car varlist) (car varlist)))
1775;;         (i (1- (fill-pointer *locals*)) (1- i)))
1776       ((null varlist))
1777    (let* ((var (if (consp varspec) (car varspec) varspec))
1778           (v (find-variable var)))
1779;;       (format t "varlist = ~S varspec = ~S var = ~S~%" varlist varspec var)
1780;;       (format t "processing ~S~%" var)
1781;;       (format t "var = ~S v = ~S~%" var v)
1782      (cond ((or (memq var specials) (special-variable-p var))
1783             (let ((g (declare-symbol var)))
1784               (emit 'getstatic
1785                     *this-class*
1786                     g
1787                     "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1788               (emit 'swap)
1789               (emit-invokestatic +lisp-class+
1790                                  "bindSpecialVariable"
1791                                  "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1792                                  -2)))
1793            (t
1794             (let ((index (position var *locals* :from-end t)))
1795;;                (format t "index = ~S i = ~S~%" index i)
1796;;                (unless (= index i)
1797;;                  (format t "*locals* = ~S~%" *locals*)))
1798;;              (emit 'astore i))))))
1799               (unless index
1800                 (error "COMPILE-LET-VARS can't find local variable"))
1801               (unless (eql index (variable-index v))
1802                 (error "COMPILE-LET-VARS wrong index"))
1803               (emit 'astore index)))))))
1804
1805(defun compile-let*-vars (varlist specials)
1806  ;; Generate code to evaluate initforms and bind variables.
1807  (let ((i (fill-pointer *locals*)))
1808    (dolist (varspec varlist)
1809      (let (var initform specialp)
1810        (if (consp varspec)
1811            (setf var (car varspec)
1812                  initform (cadr varspec))
1813            (setf var varspec
1814                  initform nil))
1815        (setf specialp (if (or (memq var specials) (special-variable-p var)) t nil))
1816        (push-variable var specialp i)
1817        (cond (initform
1818               (compile-form initform)
1819               (unless (remove-store-value)
1820                 (emit-push-value)))
1821              (t
1822               (emit-push-nil)))
1823        (cond (specialp
1824               (let ((g (declare-symbol var)))
1825                 (emit 'getstatic
1826                       *this-class*
1827                       g
1828                       "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1829                 (emit 'swap)
1830                 (emit-invokestatic +lisp-class+
1831                                    "bindSpecialVariable"
1832                                    "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1833                                    -2)))
1834              (t
1835               (emit 'astore i)
1836               (vector-push var *locals*)
1837               (incf i))))))
1838  (setq *max-locals* (max *max-locals* (fill-pointer *locals*))))
1839
1840;; Returns list of declared specials.
1841(defun process-special-declarations (forms)
1842  (let ((specials ()))
1843    (dolist (form forms)
1844      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
1845        (return))
1846      (let ((decls (cdr form)))
1847        (dolist (decl decls)
1848          (when (eq (car decl) 'special)
1849            (setf specials (append (cdr decl) specials))))))
1850    specials))
1851
1852(defun compile-locally (form for-effect)
1853  (let ((*variables* *variables*)
1854        (specials (process-special-declarations (cdr form))))
1855    (dolist (var specials)
1856      (push-variable var t nil))
1857    (cond ((null (cdr form))
1858           (emit-push-nil)
1859           (emit-store-value))
1860          (t
1861           (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1862               ((null forms))
1863             (compile-form (car forms) (cdr forms)))))))
1864
1865(defvar *tags* ())
1866
1867(defstruct tag name label)
1868
1869(defun label-for-tag (name)
1870  (let ((index (position name *tags* :from-end t :key #'tag-name)))
1871;;     (format t "find-tag index = ~S~%" index)
1872    (when index
1873      (tag-label (aref *tags* index)))))
1874
1875(defun compile-tagbody (form for-effect)
1876  (let ((saved-fp (fill-pointer *tags*))
1877        (body (cdr form)))
1878    ;; Scan for tags.
1879    (dolist (f body)
1880      (when (atom f)
1881        (let ((name f)
1882              (label (gensym)))
1883          (vector-push (make-tag :name name :label label) *tags*))))
1884    (dolist (f body)
1885      (cond ((atom f)
1886             (let ((label (label-for-tag f)))
1887               (unless label
1888                 (error "COMPILE-TAGBODY: tag not found: ~S" f))
1889               (emit 'label label)))
1890            (t
1891             (compile-form f t))))
1892    (setf (fill-pointer *tags*) saved-fp))
1893  (unless for-effect
1894    ;; TAGBODY returns NIL.
1895    (emit-clear-values)
1896    (emit-push-nil)
1897    (emit-store-value)))
1898
1899(defun compile-go (form for-effect)
1900  (let* ((name (cadr form))
1901         (label (label-for-tag name)))
1902    (unless label
1903      (error "COMPILE-GO: tag not found: ~S" name))
1904  (emit 'goto label)))
1905
1906(defun compile-atom (form for-effect)
1907  (unless (= (length form) 2)
1908    (error "wrong number of arguments for ATOM"))
1909  (compile-form (cadr form) nil)
1910  (unless (remove-store-value)
1911    (emit-push-value))
1912  (emit 'instanceof +lisp-cons-class+)
1913  (let ((label1 (gensym))
1914        (label2 (gensym)))
1915    (emit 'ifeq `,label1)
1916    (emit-push-nil)
1917    (emit 'goto `,label2)
1918    (emit 'label `,label1)
1919    (emit-push-t)
1920    (emit 'label `,label2)
1921    (emit-store-value)))
1922
1923(defun compile-block (form for-effect)
1924  (let* ((rest (cdr form))
1925         (block-label (car rest))
1926         (block-exit (gensym))
1927         (*blocks* (acons block-label block-exit *blocks*)))
1928    (do ((forms (cdr rest) (cdr forms)))
1929        ((null forms))
1930      (compile-form (car forms) (or (cdr forms) for-effect)))
1931    (emit 'label `,block-exit)))
1932
1933(defun compile-cons (form for-effect)
1934  (unless (= (length form) 3)
1935    (error "wrong number of arguments for CONS"))
1936  (emit 'new +lisp-cons-class+)
1937  (emit 'dup)
1938  (compile-form (second form))
1939  (unless (remove-store-value)
1940    (emit-push-value))
1941  (compile-form (third form))
1942  (unless (remove-store-value)
1943    (emit-push-value))
1944  (emit-invokespecial "org/armedbear/lisp/Cons"
1945                      "<init>"
1946                      "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
1947                      -3)
1948  (emit-store-value))
1949
1950(defun compile-progn (form for-effect)
1951  (cond ((null (cdr form))
1952         (emit-push-nil)
1953         (emit-store-value))
1954        (t
1955         (do ((forms (cdr form) (cdr forms)))
1956             ((null forms))
1957           (compile-form (car forms) (cdr forms))))))
1958
1959(defun compile-setq (form for-effect)
1960  (unless (= (length form) 3)
1961    (error "COMPILE-SETQ too many args for SETQ"))
1962  (let* ((rest (cdr form))
1963         (sym (car rest))
1964         (index (position sym *locals* :from-end t)))
1965    (when index
1966      (compile-form (cadr rest))
1967      (unless (remove-store-value)
1968        (emit-push-value))
1969      (cond (for-effect
1970             (emit 'astore index))
1971            (t
1972             (emit 'dup)
1973             (emit 'astore index)
1974             (emit-store-value)))
1975      (return-from compile-setq))
1976    ;; index is NIL, look in *args* ...
1977    (setq index (position sym *args*))
1978    (when index
1979      (cond (*using-arg-array*
1980             (emit 'aload 1)
1981             (emit 'bipush index)
1982             (compile-form (cadr rest))
1983             (emit-push-value)
1984             (emit 'aastore))
1985            (t
1986             (compile-form (cadr rest))
1987             (emit-push-value)
1988             (emit 'astore (1+ index))))
1989      (return-from compile-setq))
1990    ;; still not found
1991    ;; must be a global variable
1992    (let ((g (declare-symbol sym)))
1993      (emit 'getstatic
1994            *this-class*
1995            g
1996            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
1997      (compile-form (cadr rest))
1998      (unless (remove-store-value)
1999        (emit-push-value))
2000      (emit-invokestatic +lisp-class+
2001                         "setSpecialVariable"
2002                         "(Lorg/armedbear/lisp/Symbol;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2003                         -1)
2004      (emit-store-value))))
2005
2006(defun compile-quote (form for-effect)
2007   (let ((obj (second form)))
2008     (cond ((null obj)
2009            (emit-push-nil)
2010            (emit-store-value))
2011           ((symbolp obj)
2012            (if (symbol-package obj)
2013                (let ((g (declare-symbol obj)))
2014                  (emit 'getstatic
2015                        *this-class*
2016                        g
2017                        "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
2018                  (emit-store-value))
2019                (compile-constant obj)))
2020           ((listp obj)
2021            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
2022              (emit 'getstatic
2023                    *this-class*
2024                    g
2025                    +lisp-object+)
2026              (emit-store-value)))
2027           ((constantp obj)
2028            (compile-constant obj))
2029           (t
2030            (error "COMPILE-QUOTE: unsupported case: ~S" form)))))
2031
2032(defun compile-rplacd (form for-effect)
2033  (let ((args (cdr form)))
2034    (unless (= (length args) 2)
2035      (error "wrong number of arguments for RPLACD"))
2036    (compile-form (first args))
2037    (unless (remove-store-value)
2038      (emit-push-value))
2039    (unless for-effect
2040      (emit 'dup))
2041    (compile-form (second args))
2042    (unless (remove-store-value)
2043      (emit-push-value))
2044    (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
2045                        "setCdr"
2046                        "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)V"
2047                        -2)
2048    (unless for-effect
2049      (emit-store-value))))
2050
2051(defun compile-declare (form for-effect)
2052  ;; Nothing to do.
2053  )
2054
2055(defun compile-function (form for-effect)
2056   (let ((obj (second form)))
2057     (cond ((symbolp obj)
2058            (let ((g (declare-symbol obj)))
2059              (emit 'getstatic
2060                    *this-class*
2061                    g
2062                    "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
2063              (emit-invokevirtual +lisp-object-class+
2064                                  "getSymbolFunctionOrDie"
2065                                  "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2066                                  0)
2067              (emit-store-value)))
2068           #+nil
2069           ((and (consp obj) (eq (car obj) 'LAMBDA))
2070            ;; FIXME We need to construct a proper lexical environment here
2071            ;; and pass it to coerceToFunction().
2072            (let ((g (declare-object-as-string obj)))
2073              (emit 'getstatic
2074                    *this-class*
2075                    g
2076                    +lisp-object+)
2077              (emit-invokestatic +lisp-class+
2078                                 "coerceToFunction"
2079                                 "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/Function;"
2080                                 0)
2081              (emit-store-value)))
2082           (t
2083            (error "COMPILE-FUNCTION: unsupported case: ~S" form)))))
2084
2085(defun compile-return-from (form for-effect)
2086   (let* ((rest (cdr form))
2087          (block-label (car rest))
2088          (block-exit (cdr (assoc block-label *blocks*)))
2089          (result-form (cadr rest)))
2090     (unless block-exit
2091       (error "no block named ~S is currently visible" block-label))
2092     (compile-form result-form)
2093     (emit 'goto `,block-exit)))
2094
2095(defun compile-plus (form for-effect)
2096  (let* ((args (cdr form))
2097         (len (length args)))
2098    (case len
2099      (2
2100       (let ((first (first args))
2101             (second (second args)))
2102         (cond
2103          ((eql first 1)
2104           (compile-form second)
2105           (emit-invoke-method "incr"))
2106          ((eql second 1)
2107           (compile-form first)
2108           (emit-invoke-method "incr"))
2109          (t
2110           (compile-binary-operation "add" args)))))
2111      (t
2112       (compile-function-call '+ args)))))
2113
2114(defun compile-minus (form for-effect)
2115  (let* ((args (cdr form))
2116         (len (length args)))
2117    (case len
2118      (2
2119       (let ((first (first args))
2120             (second (second args)))
2121         (cond
2122          ((eql second 1)
2123           (compile-form first)
2124           (emit-invoke-method "decr"))
2125          (t
2126           (compile-binary-operation "subtract" args)))))
2127      (t
2128       (compile-function-call '- args)))))
2129
2130(defun compile-values (form for-effect)
2131  (let ((args (cdr form)))
2132    (cond ((= (length args) 2)
2133           (ensure-thread-var-initialized)
2134           (emit 'aload *thread*)
2135           (cond ((and (eq (car args) t)
2136                       (eq (cadr args) t))
2137                  (emit-push-t)
2138                  (emit 'dup))
2139                 ((and (eq (car args) nil)
2140                       (eq (cadr args) nil))
2141                  (emit-push-nil)
2142                  (emit 'dup))
2143                 (t
2144                  (compile-form (car args))
2145                  (unless (remove-store-value)
2146                    (emit-push-value))
2147                  (compile-form (cadr args))
2148                  (unless (remove-store-value)
2149                    (emit-push-value))))
2150           (emit-invokevirtual +lisp-thread-class+
2151                               "setValues"
2152                               "(Lorg/armedbear/lisp/LispObject;Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2153                               -2)
2154           (emit-store-value))
2155          (t
2156           (compile-function-call (car form) (cdr form))))))
2157
2158(defun compile-variable-ref (form)
2159  (let ((v (find-variable form)))
2160    (unless (and v (variable-special-p v))
2161      (let ((index (position form *locals* :from-end t)))
2162        (when index
2163          (emit 'aload index)
2164          (emit-store-value)
2165          (return-from compile-variable-ref)))
2166      ;; Not found in locals; look in args.
2167      (let ((index (position form *args*)))
2168        (when index
2169          (cond (*using-arg-array*
2170                 (emit 'aload 1)
2171                 (emit 'bipush index)
2172                 (emit 'aaload)
2173                 (emit-store-value)
2174                 (return-from compile-variable-ref))
2175                (t
2176                 (emit 'aload (1+ index))
2177                 (emit-store-value)
2178                 (return-from compile-variable-ref))))))
2179    ;; Otherwise it must be a global variable.
2180    (let ((g (declare-symbol form)))
2181      (emit 'getstatic
2182            *this-class*
2183            g
2184            "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;")
2185      (emit-invokevirtual +lisp-symbol-class+
2186                          "symbolValue"
2187                          "()Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2188                          0)
2189      (emit-store-value)
2190      (return-from compile-variable-ref))))
2191
2192;; If for-effect is true, no value needs to be left on the stack.
2193(defun compile-form (form &optional for-effect)
2194  (cond
2195   ((consp form)
2196    (let ((op (car form))
2197          (args (cdr form)))
2198      (when (macro-function op)
2199        (compile-form (macroexpand form))
2200        (return-from compile-form))
2201      (when (symbolp op)
2202        (let ((handler (get op 'jvm-compile-handler)))
2203          (when handler
2204            (funcall handler form for-effect)
2205            (return-from compile-form))))
2206      (cond
2207       ((special-operator-p op)
2208        (error "COMPILE-FORM unsupported special operator ~S" op))
2209       (t ; Function call.
2210        (compile-function-call op args for-effect)))))
2211   ((eq form '())
2212    (unless for-effect
2213      (emit-push-nil)
2214      (emit-store-value)))
2215   ((eq form t)
2216    (unless for-effect
2217      (emit-push-t)
2218      (emit-store-value)))
2219   ((symbolp form)
2220    (when (keywordp form)
2221      (let ((g (declare-keyword form)))
2222        (emit 'getstatic
2223              *this-class*
2224              g
2225              "Lorg/armedbear/lisp/Symbol;"))
2226      (emit-store-value)
2227      (return-from compile-form))
2228
2229    (compile-variable-ref form))
2230   ((constantp form)
2231    (unless for-effect
2232      (compile-constant form)))
2233   (t
2234    (error "COMPILE-FORM unhandled case ~S" form))))
2235
2236;; Returns descriptor.
2237(defun analyze-args (args)
2238  (assert (not (memq '&AUX args)))
2239  (when (or (memq '&KEY args)
2240            (memq '&OPTIONAL args)
2241            (memq '&REST args))
2242    (setq *using-arg-array* t)
2243    (setq *hairy-arglist-p* t)
2244    (return-from analyze-args #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+)))
2245  (case (length args)
2246    (0 #.(format nil "()~A" +lisp-object+))
2247    (1 #.(format nil "(~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))
2248    (2 #.(format nil "(~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2249    (3 #.(format nil "(~A~A~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+ +lisp-object+))
2250    (t (setq *using-arg-array* t)
2251       #.(format nil "([~A)~A" +lisp-object+ +lisp-object+))))
2252
2253(defun compile-defun (name form)
2254  (unless (eq (car form) 'LAMBDA)
2255    (return-from compile-defun nil))
2256  (setf form (precompile-form form t))
2257  (let* ((*defun-name* name)
2258         (*declared-symbols* (make-hash-table))
2259         (*declared-functions* (make-hash-table))
2260         (*this-class* "org/armedbear/lisp/out")
2261         (args (cadr form))
2262         (body (cddr form))
2263         (*using-arg-array* nil)
2264         (*hairy-arglist-p* nil)
2265         (descriptor (analyze-args args))
2266         (execute-method (make-method :name "execute"
2267                                      :descriptor descriptor))
2268         (*code* ())
2269         (*static-code* ())
2270         (*fields* ())
2271         (*blocks* ())
2272         (*tags* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2273         (*args* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2274         (*locals* (make-array 256 :fill-pointer 0)) ; FIXME Remove hard limit!
2275         (*max-locals* 0)
2276         (*variables* ())
2277         (*pool* ())
2278         (*pool-count* 1)
2279         (*val* nil)
2280         (*thread* nil)
2281         (*thread-var-initialized* nil))
2282    (setf (method-name-index execute-method)
2283          (pool-name (method-name execute-method)))
2284    (setf (method-descriptor-index execute-method)
2285          (pool-name (method-descriptor execute-method)))
2286    (if *hairy-arglist-p*
2287        (let* ((fun (sys::make-compiled-function nil args body))
2288               (vars (sys::varlist fun)))
2289          (dolist (var vars)
2290            (vector-push var *args*)))
2291        (dolist (arg args)
2292          (vector-push arg *args*)))
2293    (if *using-arg-array*
2294        ;; Using arg array: slot 0 is "this" pointer, slot 1 is arg array,
2295        ;; first available slot is 2.
2296        (setf (fill-pointer *locals*) 2)
2297        ;; Not using arg array: slot 0 is "this" pointer, next N slots are used
2298        ;; for args.
2299        (setf (fill-pointer *locals*) (1+ (length args))))
2300    ;; Reserve the next available slot for the value register.
2301    (setq *val* (fill-pointer *locals*))
2302    (incf (fill-pointer *locals*))
2303    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2304    ;; Reserve the next available slot for the thread register.
2305    (setq *thread* (fill-pointer *locals*))
2306    (incf (fill-pointer *locals*))
2307    (setf *max-locals* (fill-pointer *locals*))
2308    (when *hairy-arglist-p*
2309      (emit 'aload_0)
2310      (emit 'aload_1)
2311      (emit-invokevirtual *this-class*
2312                          "processArgs"
2313                          "([Lorg/armedbear/lisp/LispObject;)[Lorg/armedbear/lisp/LispObject;"
2314                          -1)
2315      (emit 'astore_1))
2316    (dolist (f body)
2317      (compile-form f))
2318    (unless (remove-store-value)
2319      (emit-push-value)) ; leave result on stack
2320    (emit 'areturn)
2321    (finalize-code)
2322    (optimize-code)
2323    (setf (method-max-stack execute-method) (analyze-stack))
2324    (setf (method-code execute-method) (code-bytes *code*))
2325;;     (setf (method-max-stack execute-method) *max-stack*)
2326    (setf (method-max-locals execute-method) *max-locals*)
2327
2328    (let* ((super
2329            (if *hairy-arglist-p*
2330                "org.armedbear.lisp.CompiledFunction"
2331                (case (length args)
2332                  (0 "org.armedbear.lisp.Primitive0")
2333                  (1 "org.armedbear.lisp.Primitive1")
2334                  (2 "org.armedbear.lisp.Primitive2")
2335                  (3 "org.armedbear.lisp.Primitive3")
2336                  (t "org.armedbear.lisp.Primitive"))))
2337           (this-index (pool-class *this-class*))
2338           (super-index (pool-class super))
2339           (constructor (make-constructor super *defun-name* args body)))
2340      (pool-name "Code") ; Must be in pool!
2341
2342      ;; Write class file (out.class in current directory).
2343      (with-open-file (*stream* "out.class"
2344                                :direction :output
2345                                :element-type 'unsigned-byte
2346                                :if-exists :supersede)
2347        (write-u4 #xCAFEBABE)
2348        (write-u2 3)
2349        (write-u2 45)
2350        (write-pool)
2351        ;; access flags
2352        (write-u2 #x21)
2353        (write-u2 this-index)
2354        (write-u2 super-index)
2355        ;; interfaces count
2356        (write-u2 0)
2357        ;; fields count
2358        (write-u2 (length *fields*))
2359        ;; fields
2360        (dolist (field *fields*)
2361          (write-field field))
2362        ;; methods count
2363        (write-u2 2)
2364        ;; methods
2365        (write-method execute-method)
2366        (write-method constructor)
2367        ;; attributes count
2368        (write-u2 0))))
2369  (sys::load-compiled-function "out.class"))
2370
2371(defun get-lambda-to-compile (definition-designator)
2372  (if (and (consp definition-designator)
2373           (eq (car definition-designator) 'LAMBDA))
2374      definition-designator
2375      (multiple-value-bind (lambda-expression closure-p)
2376        (function-lambda-expression definition-designator)
2377        (when closure-p
2378          (error "unable to compile function defined in non-null lexical environment"))
2379  (unless lambda-expression
2380    (error "can't find a definition"))
2381        lambda-expression)))
2382
2383(defun load-verbose-prefix ()
2384  (with-output-to-string (s)
2385    (princ #\; s)
2386    (dotimes (i (1- sys::*load-depth*))
2387      (princ #\space s))))
2388
2389(defvar *compile-print* t)
2390
2391(defun jvm-compile (name &optional definition)
2392  (let ((prefix (load-verbose-prefix)))
2393    (when *compile-print*
2394      (if name
2395          (progn
2396            (%format t "~A Compiling ~S ...~%" prefix name)
2397            (when (and (fboundp name) (typep (fdefinition name) 'generic-function))
2398              (%format t "~A Unable to compile generic function ~S~%" prefix name)
2399              (return-from jvm-compile (values name nil t)))
2400            (unless (symbolp name)
2401              (%format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name)
2402              (return-from jvm-compile (values name nil t))))
2403          (%format t "~A Compiling top-level form ...~%" prefix)))
2404    (unless definition
2405      (resolve name)
2406      (setf definition (fdefinition name))
2407      (when (compiled-function-p definition)
2408        (when (and *compile-print* name)
2409          (%format t "~A Already compiled ~S~%" prefix name))
2410        (return-from jvm-compile (values name nil nil))))
2411    (handler-case
2412        (let* ((*package* (if (and name (symbol-package name))
2413                              (symbol-package name)
2414                              *package*))
2415               (expr (get-lambda-to-compile definition))
2416               (compiled-definition (compile-defun name expr)))
2417          (when (and name (functionp compiled-definition))
2418            (sys::%set-lambda-name compiled-definition name)
2419            (sys::%set-call-count compiled-definition (sys::%call-count definition))
2420            (sys::%set-arglist compiled-definition (sys::arglist definition))
2421            (if (macro-function name)
2422                (setf (fdefinition name) (sys::make-macro compiled-definition))
2423                (setf (fdefinition name) compiled-definition)))
2424          (when *compile-print*
2425            (if name
2426                (%format t "~A Compiled ~S~%" prefix name)
2427                (%format t "~A Compiled top-level form~%" prefix)))
2428          (values (or name compiled-definition) nil nil))
2429      (error (c)
2430             (%format t "Error: ~S~%" c)
2431             (when name
2432               (%format t "~A Unable to compile ~S~%" prefix name))
2433             (values (or name (sys::coerce-to-function definition)) nil t)))))
2434
2435(defun jvm-compile-package (package-designator)
2436  (let ((pkg (if (packagep package-designator)
2437                 package-designator
2438                 (find-package package-designator))))
2439      (dolist (sym (sys::package-symbols pkg))
2440        (when (fboundp sym)
2441          (unless (or (special-operator-p sym) (macro-function sym))
2442            ;; Force autoload to be resolved.
2443            (resolve sym)
2444            (let ((f (fdefinition sym)))
2445              (unless (compiled-function-p f)
2446                (jvm-compile sym)))))))
2447  t)
2448
2449(defun install-handler (fun &optional handler)
2450  (let ((handler (or handler
2451                     (find-symbol (concatenate 'string "COMPILE-" (symbol-name fun)) 'jvm))))
2452    (unless (and handler (fboundp handler))
2453      (error "no handler for ~S" fun))
2454    (setf (get fun 'jvm-compile-handler) handler)))
2455
2456(mapc #'install-handler '(atom
2457                          block
2458                          cons
2459                          declare
2460                          function
2461                          go
2462                          if
2463                          locally
2464                          multiple-value-list
2465                          progn
2466                          quote
2467                          return-from
2468                          rplacd
2469                          setq
2470                          tagbody
2471                          values))
2472
2473(install-handler 'let  'compile-let/let*)
2474(install-handler 'let* 'compile-let/let*)
2475(install-handler '+    'compile-plus)
2476(install-handler '-    'compile-minus)
2477
2478(defun process-optimization-declarations (forms)
2479  (let (alist ())
2480    (dolist (form forms)
2481      (unless (and (consp form) (eq (car form) 'declare))
2482        (return))
2483      (let ((decl (cadr form)))
2484        (when (eq (car decl) 'optimize)
2485          (dolist (spec (cdr decl))
2486            (let ((val 3)
2487                  (quantity spec))
2488              (if (consp spec)
2489                  (setq quantity (car spec) val (cadr spec)))
2490              (if (and (fixnump val) (<= 0 val 3) (memq quantity '(debug speed space safety compilation-speed)))
2491                  (push (cons quantity val) alist)))))))
2492    alist))
2493
2494(defun compile (name &optional definition)
2495  (when (consp name)
2496    (return-from compile (values name nil nil)))
2497  (when (and name (fboundp name) (typep (symbol-function name) 'generic-function))
2498    (return-from compile (values name nil nil)))
2499  (unless definition
2500    (setq definition (or (and (symbolp name) (macro-function name))
2501                         (fdefinition name))))
2502  (when (compiled-function-p definition)
2503    (return-from compile (values name nil nil)))
2504  (let ((expr (get-lambda-to-compile definition))
2505        (speed nil))
2506    (when (eq (car expr) 'lambda)
2507      (let ((decls (process-optimization-declarations (cddr expr))))
2508        (setf speed (cdr (assoc 'speed decls)))))
2509    (if (or (eql speed 3)
2510            (and (null speed) *auto-compile*))
2511        (progn
2512          (precompile name definition)
2513          (jvm-compile name definition))
2514        (progn
2515          (precompile name definition)
2516          ))))
2517
2518(defmacro defun (name lambda-list &rest body)
2519  `(progn
2520     (sys::%defun ',name ',lambda-list ',body)
2521     (compile ',name)
2522     ',name))
2523
2524(let ((*auto-compile* nil))
2525  (mapc #'jvm-compile '(pool-add
2526                        pool-find-entry
2527                        pool-name
2528                        pool-get
2529                        compile-form)))
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.