ocean-lang.org Git - ocean/blob - csrc/oceani.mdc

   1 # Ocean Interpreter - Jamison Creek version
   2
   3 Ocean is intended to be a compiled language, so this interpreter is
   4 not targeted at being the final product.  It is, rather, an intermediate
   5 stage and fills that role in two distinct ways.
   6
   7 Firstly, it exists as a platform to experiment with the early language
   8 design.  An interpreter is easy to write and easy to get working, so
   9 the barrier for entry is lower if I aim to start with an interpreter.
  10
  11 Secondly, the plan for the Ocean compiler is to write it in the
  12 [Ocean language](http://ocean-lang.org).  To achieve this we naturally
  13 need some sort of boot-strap process and this interpreter - written in
  14 portable C - will fill that role.  It will be used to bootstrap the
  15 Ocean compiler.
  16
  17 Two features that are not needed to fill either of these roles are
  18 performance and completeness.  The interpreter only needs to be fast
  19 enough to run small test programs and occasionally to run the compiler
  20 on itself.  It only needs to be complete enough to test aspects of the
  21 design which are developed before the compiler is working, and to run
  22 the compiler on itself.  Any features not used by the compiler when
  23 compiling itself are superfluous.  They may be included anyway, but
  24 they may not.
  25
  26 Nonetheless, the interpreter should end up being reasonably complete,
  27 and any performance bottlenecks which appear and are easily fixed, will
  28 be.
  29
  30 ## Current version
  31
  32 This third version of the interpreter exists to test out some initial
  33 ideas relating to types.  Particularly it adds arrays (indexed from
  34 zero) and simple structures.  Basic control flow and variable scoping
  35 are already fairly well established, as are basic numerical and
  36 boolean operators.
  37
  38 Some operators that have only recently been added, and so have not
  39 generated all that much experience yet are "and then" and "or else" as
  40 short-circuit Boolean operators, and the "if ... else" trinary
  41 operator which can select between two expressions based on a third
  42 (which appears syntactically in the middle).
  43
  44 Elements that are present purely to make a usable language, and
  45 without any expectation that they will remain, are the "program'
  46 clause, which provides a list of variables to received command-line
  47 arguments, and the "print" statement which performs simple output.
  48
  49 The current scalar types are "number", "Boolean", and "string".
  50 Boolean will likely stay in its current form, the other two might, but
  51 could just as easily be changed.
  52
  53 ## Naming
  54
  55 Versions of the interpreter which obviously do not support a complete
  56 language will be named after creeks and streams.  This one is Jamison
  57 Creek.
  58
  59 Once we have something reasonably resembling a complete language, the
  60 names of rivers will be used.
  61 Early versions of the compiler will be named after seas.  Major
  62 releases of the compiler will be named after oceans.  Hopefully I will
  63 be finished once I get to the Pacific Ocean release.
  64
  65 ## Outline
  66
  67 As well as parsing and executing a program, the interpreter can print
  68 out the program from the parsed internal structure.  This is useful
  69 for validating the parsing.
  70 So the main requirements of the interpreter are:
  71
  72 - Parse the program, possibly with tracing,
  73 - Analyse the parsed program to ensure consistency,
  74 - Print the program,
  75 - Execute the program, if no parsing or consistency errors were found.
  76
  77 This is all performed by a single C program extracted with
  78 `parsergen`.
  79
  80 There will be two formats for printing the program: a default and one
  81 that uses bracketing.  So a `--bracket` command line option is needed
  82 for that.  Normally the first code section found is used, however an
  83 alternate section can be requested so that a file (such as this one)
  84 can contain multiple programs.  This is effected with the `--section`
  85 option.
  86
  87 This code must be compiled with `-fplan9-extensions` so that anonymous
  88 structures can be used.
  89
  90 ###### File: oceani.mk
  91
  92         myCFLAGS := -Wall -g -fplan9-extensions
  93         CFLAGS := $(filter-out $(myCFLAGS),$(CFLAGS)) $(myCFLAGS)
  94         myLDLIBS:= libparser.o libscanner.o libmdcode.o -licuuc
  95         LDLIBS := $(filter-out $(myLDLIBS),$(LDLIBS)) $(myLDLIBS)
  96         ## libs
  97         all :: $(LDLIBS) oceani
  98         oceani.c oceani.h : oceani.mdc parsergen
  99                 ./parsergen -o oceani --LALR --tag Parser oceani.mdc
 100         oceani.mk: oceani.mdc md2c
 101                 ./md2c oceani.mdc
 102
 103         oceani: oceani.o $(LDLIBS)
 104                 $(CC) $(CFLAGS) -o oceani oceani.o $(LDLIBS)
 105
 106 ###### Parser: header
 107         ## macros
 108         ## ast
 109         struct parse_context {
 110                 struct token_config config;
 111                 char *file_name;
 112                 int parse_error;
 113                 struct exec *prog;
 114                 ## parse context
 115         };
 116
 117 ###### macros
 118
 119         #define container_of(ptr, type, member) ({                      \
 120                 const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \
 121                 (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
 122
 123         #define config2context(_conf) container_of(_conf, struct parse_context, \
 124                 config)
 125
 126 ###### Parser: reduce
 127         struct parse_context *c = config2context(config);
 128
 129 ###### Parser: code
 130
 131         #include <unistd.h>
 132         #include <stdlib.h>
 133         #include <fcntl.h>
 134         #include <errno.h>
 135         #include <sys/mman.h>
 136         #include <string.h>
 137         #include <stdio.h>
 138         #include <locale.h>
 139         #include <malloc.h>
 140         #include "mdcode.h"
 141         #include "scanner.h"
 142         #include "parser.h"
 143
 144         ## includes
 145
 146         #include "oceani.h"
 147
 148         ## forward decls
 149         ## value functions
 150         ## ast functions
 151         ## core functions
 152
 153         #include <getopt.h>
 154         static char Usage[] =
 155                 "Usage: oceani --trace --print --noexec --brackets --section=SectionName prog.ocn\n";
 156         static const struct option long_options[] = {
 157                 {"trace",     0, NULL, 't'},
 158                 {"print",     0, NULL, 'p'},
 159                 {"noexec",    0, NULL, 'n'},
 160                 {"brackets",  0, NULL, 'b'},
 161                 {"section",   1, NULL, 's'},
 162                 {NULL,        0, NULL, 0},
 163         };
 164         const char *options = "tpnbs";
 165         int main(int argc, char *argv[])
 166         {
 167                 int fd;
 168                 int len;
 169                 char *file;
 170                 struct section *s, *ss;
 171                 char *section = NULL;
 172                 struct parse_context context = {
 173                         .config = {
 174                                 .ignored = (1 << TK_mark),
 175                                 .number_chars = ".,_+- ",
 176                                 .word_start = "_",
 177                                 .word_cont = "_",
 178                         },
 179                 };
 180                 int doprint=0, dotrace=0, doexec=1, brackets=0;
 181                 int opt;
 182                 while ((opt = getopt_long(argc, argv, options, long_options, NULL))
 183                        != -1) {
 184                         switch(opt) {
 185                         case 't': dotrace=1; break;
 186                         case 'p': doprint=1; break;
 187                         case 'n': doexec=0; break;
 188                         case 'b': brackets=1; break;
 189                         case 's': section = optarg; break;
 190                         default: fprintf(stderr, Usage);
 191                                 exit(1);
 192                         }
 193                 }
 194                 if (optind >= argc) {
 195                         fprintf(stderr, "oceani: no input file given\n");
 196                         exit(1);
 197                 }
 198                 fd = open(argv[optind], O_RDONLY);
 199                 if (fd < 0) {
 200                         fprintf(stderr, "oceani: cannot open %s\n", argv[optind]);
 201                         exit(1);
 202                 }
 203                 context.file_name = argv[optind];
 204                 len = lseek(fd, 0, 2);
 205                 file = mmap(NULL, len, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
 206                 s = code_extract(file, file+len, NULL);
 207                 if (!s) {
 208                         fprintf(stderr, "oceani: could not find any code in %s\n",
 209                                 argv[optind]);
 210                         exit(1);
 211                 }
 212
 213                 ## context initialization
 214
 215                 if (section) {
 216                         for (ss = s; ss; ss = ss->next) {
 217                                 struct text sec = ss->section;
 218                                 if (sec.len == strlen(section) &&
 219                                     strncmp(sec.txt, section, sec.len) == 0)
 220                                         break;
 221                         }
 222                         if (!ss) {
 223                                 fprintf(stderr, "oceani: cannot find section %s\n",
 224                                         section);
 225                                 exit(1);
 226                         }
 227                 } else
 228                         ss = s;
 229                 parse_oceani(ss->code, &context.config, dotrace ? stderr : NULL);
 230
 231                 if (!context.prog) {
 232                         fprintf(stderr, "oceani: no program found.\n");
 233                         context.parse_error = 1;
 234                 }
 235                 if (context.prog && doprint) {
 236                         ## print const decls
 237                         ## print type decls
 238                         print_exec(context.prog, 0, brackets);
 239                 }
 240                 if (context.prog && doexec && !context.parse_error) {
 241                         if (!analyse_prog(context.prog, &context)) {
 242                                 fprintf(stderr, "oceani: type error in program - not running.\n");
 243                                 exit(1);
 244                         }
 245                         interp_prog(context.prog, argv+optind+1);
 246                 }
 247                 free_exec(context.prog);
 248
 249                 while (s) {
 250                         struct section *t = s->next;
 251                         code_free(s->code);
 252                         free(s);
 253                         s = t;
 254                 }
 255                 ## free context vars
 256                 ## free context types
 257                 exit(context.parse_error ? 1 : 0);
 258         }
 259
 260 ### Analysis
 261
 262 The four requirements of parse, analyse, print, interpret apply to
 263 each language element individually so that is how most of the code
 264 will be structured.
 265
 266 Three of the four are fairly self explanatory.  The one that requires
 267 a little explanation is the analysis step.
 268
 269 The current language design does not require the types of variables to
 270 be declared, but they must still have a single type.  Different
 271 operations impose different requirements on the variables, for example
 272 addition requires both arguments to be numeric, and assignment
 273 requires the variable on the left to have the same type as the
 274 expression on the right.
 275
 276 Analysis involves propagating these type requirements around and
 277 consequently setting the type of each variable.  If any requirements
 278 are violated (e.g. a string is compared with a number) or if a
 279 variable needs to have two different types, then an error is raised
 280 and the program will not run.
 281
 282 If the same variable is declared in both branchs of an 'if/else', or
 283 in all cases of a 'switch' then the multiple instances may be merged
 284 into just one variable if the variable is referenced after the
 285 conditional statement.  When this happens, the types must naturally be
 286 consistent across all the branches.  When the variable is not used
 287 outside the if, the variables in the different branches are distinct
 288 and can be of different types.
 289
 290 Undeclared names may only appear in "use" statements and "case" expressions.
 291 These names are given a type of "label" and a unique value.
 292 This allows them to fill the role of a name in an enumerated type, which
 293 is useful for testing the `switch` statement.
 294
 295 As we will see, the condition part of a `while` statement can return
 296 either a Boolean or some other type.  This requires that the expected
 297 type that gets passed around comprises a type and a flag to indicate
 298 that `Tbool` is also permitted.
 299
 300 As there are, as yet, no distinct types that are compatible, there
 301 isn't much subtlety in the analysis.  When we have distinct number
 302 types, this will become more interesting.
 303
 304 #### Error reporting
 305
 306 When analysis discovers an inconsistency it needs to report an error;
 307 just refusing to run the code ensures that the error doesn't cascade,
 308 but by itself it isn't very useful.  A clear understanding of the sort
 309 of error message that are useful will help guide the process of
 310 analysis.
 311
 312 At a simplistic level, the only sort of error that type analysis can
 313 report is that the type of some construct doesn't match a contextual
 314 requirement.  For example, in `4 + "hello"` the addition provides a
 315 contextual requirement for numbers, but `"hello"` is not a number.  In
 316 this particular example no further information is needed as the types
 317 are obvious from local information.  When a variable is involved that
 318 isn't the case.  It may be helpful to explain why the variable has a
 319 particular type, by indicating the location where the type was set,
 320 whether by declaration or usage.
 321
 322 Using a recursive-descent analysis we can easily detect a problem at
 323 multiple locations. In "`hello:= "there"; 4 + hello`" the addition
 324 will detect that one argument is not a number and the usage of `hello`
 325 will detect that a number was wanted, but not provided.  In this
 326 (early) version of the language, we will generate error reports at
 327 multiple locations, so the use of `hello` will report an error and
 328 explain were the value was set, and the addition will report an error
 329 and say why numbers are needed.  To be able to report locations for
 330 errors, each language element will need to record a file location
 331 (line and column) and each variable will need to record the language
 332 element where its type was set.  For now we will assume that each line
 333 of an error message indicates one location in the file, and up to 2
 334 types.  So we provide a `printf`-like function which takes a format, a
 335 location (a `struct exec` which has not yet been introduced), and 2
 336 types. "`%1`" reports the first type, "`%2`" reports the second.  We
 337 will need a function to print the location, once we know how that is
 338 stored. e As will be explained later, there are sometimes extra rules for
 339 type matching and they might affect error messages, we need to pass those
 340 in too.
 341
 342 As well as type errors, we sometimes need to report problems with
 343 tokens, which might be unexpected or might name a type that has not
 344 been defined.  For these we have `tok_err()` which reports an error
 345 with a given token.  Each of the error functions sets the flag in the
 346 context so indicate that parsing failed.
 347
 348 ###### forward decls
 349
 350         static void fput_loc(struct exec *loc, FILE *f);
 351
 352 ###### core functions
 353
 354         static void type_err(struct parse_context *c,
 355                              char *fmt, struct exec *loc,
 356                              struct type *t1, int rules, struct type *t2)
 357         {
 358                 fprintf(stderr, "%s:", c->file_name);
 359                 fput_loc(loc, stderr);
 360                 for (; *fmt ; fmt++) {
 361                         if (*fmt != '%') {
 362                                 fputc(*fmt, stderr);
 363                                 continue;
 364                         }
 365                         fmt++;
 366                         switch (*fmt) {
 367                         case '%': fputc(*fmt, stderr); break;   // NOTEST
 368                         default: fputc('?', stderr); break;     // NOTEST
 369                         case '1':
 370                                 type_print(t1, stderr);
 371                                 break;
 372                         case '2':
 373                                 type_print(t2, stderr);
 374                                 break;
 375                         ## format cases
 376                         }
 377                 }
 378                 fputs("\n", stderr);
 379                 c->parse_error = 1;
 380         }
 381
 382         static void tok_err(struct parse_context *c, char *fmt, struct token *t)
 383         {
 384                 fprintf(stderr, "%s:%d:%d: %s: %.*s\n", c->file_name, t->line, t->col, fmt,
 385                         t->txt.len, t->txt.txt);
 386                 c->parse_error = 1;
 387         }
 388
 389 ## Entities: declared and predeclared.
 390
 391 There are various "things" that the language and/or the interpreter
 392 needs to know about to parse and execute a program.  These include
 393 types, variables, values, and executable code.  These are all lumped
 394 together under the term "entities" (calling them "objects" would be
 395 confusing) and introduced here.  The following section will present the
 396 different specific code elements which comprise or manipulate these
 397 various entities.
 398
 399 ### Types
 400
 401 Values come in a wide range of types, with more likely to be added.
 402 Each type needs to be able to print its own values (for convenience at
 403 least) as well as to compare two values, at least for equality and
 404 possibly for order.  For now, values might need to be duplicated and
 405 freed, though eventually such manipulations will be better integrated
 406 into the language.
 407
 408 Rather than requiring every numeric type to support all numeric
 409 operations (add, multiple, etc), we allow types to be able to present
 410 as one of a few standard types: integer, float, and fraction.  The
 411 existence of these conversion functions eventually enable types to
 412 determine if they are compatible with other types, though such types
 413 have not yet been implemented.
 414
 415 Named type are stored in a simple linked list.  Objects of each type are
 416 "values" which are often passed around by value.
 417
 418 ###### ast
 419
 420         struct value {
 421                 union {
 422                         char ptr[1];
 423                         ## value union fields
 424                 };
 425         };
 426
 427         struct type {
 428                 struct text name;
 429                 struct type *next;
 430                 int size, align;
 431                 void (*init)(struct type *type, struct value *val);
 432                 void (*prepare_type)(struct type *type);
 433                 void (*print)(struct type *type, struct value *val);
 434                 void (*print_type)(struct type *type, FILE *f);
 435                 int (*cmp_order)(struct type *t1, struct type *t2,
 436                                  struct value *v1, struct value *v2);
 437                 int (*cmp_eq)(struct type *t1, struct type *t2,
 438                               struct value *v1, struct value *v2);
 439                 void (*dup)(struct type *type, struct value *vold, struct value *vnew);
 440                 void (*free)(struct type *type, struct value *val);
 441                 void (*free_type)(struct type *t);
 442                 long long (*to_int)(struct value *v);
 443                 double (*to_float)(struct value *v);
 444                 int (*to_mpq)(mpq_t *q, struct value *v);
 445                 ## type functions
 446                 union {
 447                         ## type union fields
 448                 };
 449         };
 450
 451 ###### parse context
 452
 453         struct type *typelist;
 454
 455 ###### ast functions
 456
 457         static struct type *find_type(struct parse_context *c, struct text s)
 458         {
 459                 struct type *l = c->typelist;
 460
 461                 while (l &&
 462                        text_cmp(l->name, s) != 0)
 463                                 l = l->next;
 464                 return l;
 465         }
 466
 467         static struct type *add_type(struct parse_context *c, struct text s,
 468                                      struct type *proto)
 469         {
 470                 struct type *n;
 471
 472                 n = calloc(1, sizeof(*n));
 473                 *n = *proto;
 474                 n->name = s;
 475                 n->next = c->typelist;
 476                 c->typelist = n;
 477                 return n;
 478         }
 479
 480         static void free_type(struct type *t)
 481         {
 482                 /* The type is always a reference to something in the
 483                  * context, so we don't need to free anything.
 484                  */
 485         }
 486
 487         static void free_value(struct type *type, struct value *v)
 488         {
 489                 if (type && v)
 490                         type->free(type, v);
 491         }
 492
 493         static void type_print(struct type *type, FILE *f)
 494         {
 495                 if (!type)
 496                         fputs("*unknown*type*", f);
 497                 else if (type->name.len)
 498                         fprintf(f, "%.*s", type->name.len, type->name.txt);
 499                 else if (type->print_type)
 500                         type->print_type(type, f);
 501                 else
 502                         fputs("*invalid*type*", f);     // NOTEST
 503         }
 504
 505         static void val_init(struct type *type, struct value *val)
 506         {
 507                 if (type && type->init)
 508                         type->init(type, val);
 509         }
 510
 511         static void dup_value(struct type *type,
 512                               struct value *vold, struct value *vnew)
 513         {
 514                 if (type && type->dup)
 515                         type->dup(type, vold, vnew);
 516         }
 517
 518         static int value_cmp(struct type *tl, struct type *tr,
 519                              struct value *left, struct value *right)
 520         {
 521                 if (tl && tl->cmp_order)
 522                         return tl->cmp_order(tl, tr, left, right);
 523                 if (tl && tl->cmp_eq)
 524                         return tl->cmp_eq(tl, tr, left, right);
 525                 return -1;
 526         }
 527
 528         static void print_value(struct type *type, struct value *v)
 529         {
 530                 if (type && type->print)
 531                         type->print(type, v);
 532                 else
 533                         printf("*Unknown*");            // NOTEST
 534         }
 535
 536         static struct value *val_alloc(struct type *t, struct value *init)
 537         {
 538                 struct value *ret;
 539
 540                 if (t->prepare_type)
 541                         t->prepare_type(t);
 542
 543                 ret = calloc(1, t->size);
 544                 if (init)
 545                         memcpy(ret, init, t->size);
 546                 else
 547                         val_init(t, ret);
 548                 return ret;
 549         }
 550
 551 ###### forward decls
 552
 553         static void free_value(struct type *type, struct value *v);
 554         static int type_compat(struct type *require, struct type *have, int rules);
 555         static void type_print(struct type *type, FILE *f);
 556         static void val_init(struct type *type, struct value *v);
 557         static void dup_value(struct type *type,
 558                               struct value *vold, struct value *vnew);
 559         static int value_cmp(struct type *tl, struct type *tr,
 560                              struct value *left, struct value *right);
 561         static void print_value(struct type *type, struct value *v);
 562
 563 ###### free context types
 564
 565         while (context.typelist) {
 566                 struct type *t = context.typelist;
 567
 568                 context.typelist = t->next;
 569                 if (t->free_type)
 570                         t->free_type(t);
 571                 free(t);
 572         }
 573
 574 #### Base Types
 575
 576 Values of the base types can be numbers, which we represent as
 577 multi-precision fractions, strings, Booleans and labels.  When
 578 analysing the program we also need to allow for places where no value
 579 is meaningful (type `Tnone`) and where we don't know what type to
 580 expect yet (type is `NULL`).
 581
 582 Values are never shared, they are always copied when used, and freed
 583 when no longer needed.
 584
 585 When propagating type information around the program, we need to
 586 determine if two types are compatible, where type `NULL` is compatible
 587 with anything.  There are two special cases with type compatibility,
 588 both related to the Conditional Statement which will be described
 589 later.  In some cases a Boolean can be accepted as well as some other
 590 primary type, and in others any type is acceptable except a label (`Vlabel`).
 591 A separate function encoding these cases will simplify some code later.
 592
 593 ## type functions
 594
 595         int (*compat)(struct type *this, struct type *other);
 596
 597 ## ast functions
 598
 599         static int type_compat(struct type *require, struct type *have, int rules)
 600         {
 601                 if ((rules & Rboolok) && have == Tbool)
 602                         return 1;
 603                 if ((rules & Rnolabel) && have == Tlabel)
 604                         return 0;
 605                 if (!require || !have)
 606                         return 1;
 607
 608                 if (require->compat)
 609                         return require->compat(require, have);
 610
 611                 return require == have;
 612         }
 613
 614 ###### includes
 615         #include <gmp.h>
 616         #include "parse_string.h"
 617         #include "parse_number.h"
 618
 619 ###### libs
 620         myLDLIBS := libnumber.o libstring.o -lgmp
 621         LDLIBS := $(filter-out $(myLDLIBS),$(LDLIBS)) $(myLDLIBS)
 622
 623 ###### type union fields
 624         enum vtype {Vnone, Vstr, Vnum, Vbool, Vlabel} vtype;
 625
 626 ###### value union fields
 627         struct text str;
 628         mpq_t num;
 629         unsigned char bool;
 630         void *label;
 631
 632 ###### ast functions
 633         static void _free_value(struct type *type, struct value *v)
 634         {
 635                 if (!v)
 636                         return;
 637                 switch (type->vtype) {
 638                 case Vnone: break;
 639                 case Vstr: free(v->str.txt); break;
 640                 case Vnum: mpq_clear(v->num); break;
 641                 case Vlabel:
 642                 case Vbool: break;
 643                 }
 644         }
 645
 646 ###### value functions
 647
 648         static void _val_init(struct type *type, struct value *val)
 649         {
 650                 switch(type->vtype) {
 651                 case Vnone:             // NOTEST
 652                         break;          // NOTEST
 653                 case Vnum:
 654                         mpq_init(val->num); break;
 655                 case Vstr:
 656                         val->str.txt = malloc(1);
 657                         val->str.len = 0;
 658                         break;
 659                 case Vbool:
 660                         val->bool = 0;
 661                         break;
 662                 case Vlabel:                    // NOTEST
 663                         val->label = NULL;      // NOTEST
 664                         break;                  // NOTEST
 665                 }
 666         }
 667
 668         static void _dup_value(struct type *type,
 669                                struct value *vold, struct value *vnew)
 670         {
 671                 switch (type->vtype) {
 672                 case Vnone:             // NOTEST
 673                         break;          // NOTEST
 674                 case Vlabel:
 675                         vnew->label = vold->label;
 676                         break;
 677                 case Vbool:
 678                         vnew->bool = vold->bool;
 679                         break;
 680                 case Vnum:
 681                         mpq_init(vnew->num);
 682                         mpq_set(vnew->num, vold->num);
 683                         break;
 684                 case Vstr:
 685                         vnew->str.len = vold->str.len;
 686                         vnew->str.txt = malloc(vnew->str.len);
 687                         memcpy(vnew->str.txt, vold->str.txt, vnew->str.len);
 688                         break;
 689                 }
 690         }
 691
 692         static int _value_cmp(struct type *tl, struct type *tr,
 693                               struct value *left, struct value *right)
 694         {
 695                 int cmp;
 696                 if (tl != tr)
 697                         return tl - tr; // NOTEST
 698                 switch (tl->vtype) {
 699                 case Vlabel: cmp = left->label == right->label ? 0 : 1; break;
 700                 case Vnum: cmp = mpq_cmp(left->num, right->num); break;
 701                 case Vstr: cmp = text_cmp(left->str, right->str); break;
 702                 case Vbool: cmp = left->bool - right->bool; break;
 703                 case Vnone: cmp = 0;                    // NOTEST
 704                 }
 705                 return cmp;
 706         }
 707
 708         static void _print_value(struct type *type, struct value *v)
 709         {
 710                 switch (type->vtype) {
 711                 case Vnone:                             // NOTEST
 712                         printf("*no-value*"); break;    // NOTEST
 713                 case Vlabel:                            // NOTEST
 714                         printf("*label-%p*", v->label); break; // NOTEST
 715                 case Vstr:
 716                         printf("%.*s", v->str.len, v->str.txt); break;
 717                 case Vbool:
 718                         printf("%s", v->bool ? "True":"False"); break;
 719                 case Vnum:
 720                         {
 721                         mpf_t fl;
 722                         mpf_init2(fl, 20);
 723                         mpf_set_q(fl, v->num);
 724                         gmp_printf("%Fg", fl);
 725                         mpf_clear(fl);
 726                         break;
 727                         }
 728                 }
 729         }
 730
 731         static void _free_value(struct type *type, struct value *v);
 732
 733         static struct type base_prototype = {
 734                 .init = _val_init,
 735                 .print = _print_value,
 736                 .cmp_order = _value_cmp,
 737                 .cmp_eq = _value_cmp,
 738                 .dup = _dup_value,
 739                 .free = _free_value,
 740         };
 741
 742         static struct type *Tbool, *Tstr, *Tnum, *Tnone, *Tlabel;
 743
 744 ###### ast functions
 745         static struct type *add_base_type(struct parse_context *c, char *n,
 746                                           enum vtype vt, int size)
 747         {
 748                 struct text txt = { n, strlen(n) };
 749                 struct type *t;
 750
 751                 t = add_type(c, txt, &base_prototype);
 752                 t->vtype = vt;
 753                 t->size = size;
 754                 t->align = size > sizeof(void*) ? sizeof(void*) : size;
 755                 if (t->size & (t->align - 1))
 756                         t->size = (t->size | (t->align - 1)) + 1;
 757                 return t;
 758         }
 759
 760 ###### context initialization
 761
 762         Tbool  = add_base_type(&context, "Boolean", Vbool, sizeof(char));
 763         Tstr   = add_base_type(&context, "string", Vstr, sizeof(struct text));
 764         Tnum   = add_base_type(&context, "number", Vnum, sizeof(mpq_t));
 765         Tnone  = add_base_type(&context, "none", Vnone, 0);
 766         Tlabel = add_base_type(&context, "label", Vlabel, sizeof(void*));
 767
 768 ### Variables
 769
 770 Variables are scoped named values.  We store the names in a linked list
 771 of "bindings" sorted in lexical order, and use sequential search and
 772 insertion sort.
 773
 774 ###### ast
 775
 776         struct binding {
 777                 struct text name;
 778                 struct binding *next;   // in lexical order
 779                 ## binding fields
 780         };
 781
 782 This linked list is stored in the parse context so that "reduce"
 783 functions can find or add variables, and so the analysis phase can
 784 ensure that every variable gets a type.
 785
 786 ###### parse context
 787
 788         struct binding *varlist;  // In lexical order
 789
 790 ###### ast functions
 791
 792         static struct binding *find_binding(struct parse_context *c, struct text s)
 793         {
 794                 struct binding **l = &c->varlist;
 795                 struct binding *n;
 796                 int cmp = 1;
 797
 798                 while (*l &&
 799                         (cmp = text_cmp((*l)->name, s)) < 0)
 800                                 l = & (*l)->next;
 801                 if (cmp == 0)
 802                         return *l;
 803                 n = calloc(1, sizeof(*n));
 804                 n->name = s;
 805                 n->next = *l;
 806                 *l = n;
 807                 return n;
 808         }
 809
 810 Each name can be linked to multiple variables defined in different
 811 scopes.  Each scope starts where the name is declared and continues
 812 until the end of the containing code block.  Scopes of a given name
 813 cannot nest, so a declaration while a name is in-scope is an error.
 814
 815 ###### binding fields
 816         struct variable *var;
 817
 818 ###### ast
 819         struct variable {
 820                 struct variable *previous;
 821                 struct type *type;
 822                 struct value *val;
 823                 struct binding *name;
 824                 struct exec *where_decl;// where name was declared
 825                 struct exec *where_set; // where type was set
 826                 ## variable fields
 827         };
 828
 829 While the naming seems strange, we include local constants in the
 830 definition of variables.  A name declared `var := value` can
 831 subsequently be changed, but a name declared `var ::= value` cannot -
 832 it is constant
 833
 834 ###### variable fields
 835         int constant;
 836
 837 Scopes in parallel branches can be partially merged.  More
 838 specifically, if a given name is declared in both branches of an
 839 if/else then its scope is a candidate for merging.  Similarly if
 840 every branch of an exhaustive switch (e.g. has an "else" clause)
 841 declares a given name, then the scopes from the branches are
 842 candidates for merging.
 843
 844 Note that names declared inside a loop (which is only parallel to
 845 itself) are never visible after the loop.  Similarly names defined in
 846 scopes which are not parallel, such as those started by `for` and
 847 `switch`, are never visible after the scope.  Only variables defined in
 848 both `then` and `else` (including the implicit then after an `if`, and
 849 excluding `then` used with `for`) and in all `case`s and `else` of a
 850 `switch` or `while` can be visible beyond the `if`/`switch`/`while`.
 851
 852 Labels, which are a bit like variables, follow different rules.
 853 Labels are not explicitly declared, but if an undeclared name appears
 854 in a context where a label is legal, that effectively declares the
 855 name as a label.  The declaration remains in force (or in scope) at
 856 least to the end of the immediately containing block and conditionally
 857 in any larger containing block which does not declare the name in some
 858 other way.  Importantly, the conditional scope extension happens even
 859 if the label is only used in one parallel branch of a conditional --
 860 when used in one branch it is treated as having been declared in all
 861 branches.
 862
 863 Merge candidates are tentatively visible beyond the end of the
 864 branching statement which creates them.  If the name is used, the
 865 merge is affirmed and they become a single variable visible at the
 866 outer layer.  If not - if it is redeclared first - the merge lapses.
 867
 868 To track scopes we have an extra stack, implemented as a linked list,
 869 which roughly parallels the parse stack and which is used exclusively
 870 for scoping.  When a new scope is opened, a new frame is pushed and
 871 the child-count of the parent frame is incremented.  This child-count
 872 is used to distinguish between the first of a set of parallel scopes,
 873 in which declared variables must not be in scope, and subsequent
 874 branches, whether they may already be conditionally scoped.
 875
 876 To push a new frame *before* any code in the frame is parsed, we need a
 877 grammar reduction.  This is most easily achieved with a grammar
 878 element which derives the empty string, and creates the new scope when
 879 it is recognised.  This can be placed, for example, between a keyword
 880 like "if" and the code following it.
 881
 882 ###### ast
 883         struct scope {
 884                 struct scope *parent;
 885                 int child_count;
 886         };
 887
 888 ###### parse context
 889         int scope_depth;
 890         struct scope *scope_stack;
 891
 892 ###### ast functions
 893         static void scope_pop(struct parse_context *c)
 894         {
 895                 struct scope *s = c->scope_stack;
 896
 897                 c->scope_stack = s->parent;
 898                 free(s);
 899                 c->scope_depth -= 1;
 900         }
 901
 902         static void scope_push(struct parse_context *c)
 903         {
 904                 struct scope *s = calloc(1, sizeof(*s));
 905                 if (c->scope_stack)
 906                         c->scope_stack->child_count += 1;
 907                 s->parent = c->scope_stack;
 908                 c->scope_stack = s;
 909                 c->scope_depth += 1;
 910         }
 911
 912 ###### Grammar
 913
 914         $void
 915         OpenScope -> ${ scope_push(c); }$
 916         ClosePara -> ${ var_block_close(c, CloseParallel); }$
 917
 918 Each variable records a scope depth and is in one of four states:
 919
 920 - "in scope".  This is the case between the declaration of the
 921   variable and the end of the containing block, and also between
 922   the usage with affirms a merge and the end of that block.
 923
 924   The scope depth is not greater than the current parse context scope
 925   nest depth.  When the block of that depth closes, the state will
 926   change.  To achieve this, all "in scope" variables are linked
 927   together as a stack in nesting order.
 928
 929 - "pending".  The "in scope" block has closed, but other parallel
 930   scopes are still being processed.  So far, every parallel block at
 931   the same level that has closed has declared the name.
 932
 933   The scope depth is the depth of the last parallel block that
 934   enclosed the declaration, and that has closed.
 935
 936 - "conditionally in scope".  The "in scope" block and all parallel
 937   scopes have closed, and no further mention of the name has been
 938   seen.  This state includes a secondary nest depth which records the
 939   outermost scope seen since the variable became conditionally in
 940   scope.  If a use of the name is found, the variable becomes "in
 941   scope" and that secondary depth becomes the recorded scope depth.
 942   If the name is declared as a new variable, the old variable becomes
 943   "out of scope" and the recorded scope depth stays unchanged.
 944
 945 - "out of scope".  The variable is neither in scope nor conditionally
 946   in scope.  It is permanently out of scope now and can be removed from
 947   the "in scope" stack.
 948
 949 ###### variable fields
 950         int depth, min_depth;
 951         enum { OutScope, PendingScope, CondScope, InScope } scope;
 952         struct variable *in_scope;
 953
 954 ###### parse context
 955
 956         struct variable *in_scope;
 957
 958 All variables with the same name are linked together using the
 959 'previous' link.  Those variable that have been affirmatively merged all
 960 have a 'merged' pointer that points to one primary variable - the most
 961 recently declared instance.  When merging variables, we need to also
 962 adjust the 'merged' pointer on any other variables that had previously
 963 been merged with the one that will no longer be primary.
 964
 965 A variable that is no longer the most recent instance of a name may
 966 still have "pending" scope, if it might still be merged with most
 967 recent instance.  These variables don't really belong in the
 968 "in_scope" list, but are not immediately removed when a new instance
 969 is found.  Instead, they are detected and ignored when considering the
 970 list of in_scope names.
 971
 972 ###### variable fields
 973         struct variable *merged;
 974
 975 ###### ast functions
 976
 977         static void variable_merge(struct variable *primary, struct variable *secondary)
 978         {
 979                 struct variable *v;
 980
 981                 if (primary->merged)
 982                         // shouldn't happen
 983                         primary = primary->merged;
 984
 985                 for (v = primary->previous; v; v=v->previous)
 986                         if (v == secondary || v == secondary->merged ||
 987                             v->merged == secondary ||
 988                             (v->merged && v->merged == secondary->merged)) {
 989                                 v->scope = OutScope;
 990                                 v->merged = primary;
 991                         }
 992         }
 993
 994 ###### free context vars
 995
 996         while (context.varlist) {
 997                 struct binding *b = context.varlist;
 998                 struct variable *v = b->var;
 999                 context.varlist = b->next;
1000                 free(b);
1001                 while (v) {
1002                         struct variable *t = v;
1003
1004                         v = t->previous;
1005                         free_value(t->type, t->val);
1006                         free(t->val);
1007                         if (t->depth == 0)
1008                                 // This is a global constant
1009                                 free_exec(t->where_decl);
1010                         free(t);
1011                 }
1012         }
1013
1014 #### Manipulating Bindings
1015
1016 When a name is conditionally visible, a new declaration discards the
1017 old binding - the condition lapses.  Conversely a usage of the name
1018 affirms the visibility and extends it to the end of the containing
1019 block - i.e. the block that contains both the original declaration and
1020 the latest usage.  This is determined from `min_depth`.  When a
1021 conditionally visible variable gets affirmed like this, it is also
1022 merged with other conditionally visible variables with the same name.
1023
1024 When we parse a variable declaration we either report an error if the
1025 name is currently bound, or create a new variable at the current nest
1026 depth if the name is unbound or bound to a conditionally scoped or
1027 pending-scope variable.  If the previous variable was conditionally
1028 scoped, it and its homonyms becomes out-of-scope.
1029
1030 When we parse a variable reference (including non-declarative assignment
1031 "foo = bar") we report an error if the name is not bound or is bound to
1032 a pending-scope variable; update the scope if the name is bound to a
1033 conditionally scoped variable; or just proceed normally if the named
1034 variable is in scope.
1035
1036 When we exit a scope, any variables bound at this level are either
1037 marked out of scope or pending-scoped, depending on whether the scope
1038 was sequential or parallel.  Here a "parallel" scope means the "then"
1039 or "else" part of a conditional, or any "case" or "else" branch of a
1040 switch.  Other scopes are "sequential".
1041
1042 When exiting a parallel scope we check if there are any variables that
1043 were previously pending and are still visible. If there are, then
1044 there weren't redeclared in the most recent scope, so they cannot be
1045 merged and must become out-of-scope.  If it is not the first of
1046 parallel scopes (based on `child_count`), we check that there was a
1047 previous binding that is still pending-scope.  If there isn't, the new
1048 variable must now be out-of-scope.
1049
1050 When exiting a sequential scope that immediately enclosed parallel
1051 scopes, we need to resolve any pending-scope variables.  If there was
1052 no `else` clause, and we cannot determine that the `switch` was exhaustive,
1053 we need to mark all pending-scope variable as out-of-scope.  Otherwise
1054 all pending-scope variables become conditionally scoped.
1055
1056 ###### ast
1057         enum closetype { CloseSequential, CloseParallel, CloseElse };
1058
1059 ###### ast functions
1060
1061         static struct variable *var_decl(struct parse_context *c, struct text s)
1062         {
1063                 struct binding *b = find_binding(c, s);
1064                 struct variable *v = b->var;
1065
1066                 switch (v ? v->scope : OutScope) {
1067                 case InScope:
1068                         /* Caller will report the error */
1069                         return NULL;
1070                 case CondScope:
1071                         for (;
1072                              v && v->scope == CondScope;
1073                              v = v->previous)
1074                                 v->scope = OutScope;
1075                         break;
1076                 default: break;
1077                 }
1078                 v = calloc(1, sizeof(*v));
1079                 v->previous = b->var;
1080                 b->var = v;
1081                 v->name = b;
1082                 v->min_depth = v->depth = c->scope_depth;
1083                 v->scope = InScope;
1084                 v->in_scope = c->in_scope;
1085                 c->in_scope = v;
1086                 v->val = NULL;
1087                 return v;
1088         }
1089
1090         static struct variable *var_ref(struct parse_context *c, struct text s)
1091         {
1092                 struct binding *b = find_binding(c, s);
1093                 struct variable *v = b->var;
1094                 struct variable *v2;
1095
1096                 switch (v ? v->scope : OutScope) {
1097                 case OutScope:
1098                 case PendingScope:
1099                         /* Caller will report the error */
1100                         return NULL;
1101                 case CondScope:
1102                         /* All CondScope variables of this name need to be merged
1103                          * and become InScope
1104                          */
1105                         v->depth = v->min_depth;
1106                         v->scope = InScope;
1107                         for (v2 = v->previous;
1108                              v2 && v2->scope == CondScope;
1109                              v2 = v2->previous)
1110                                 variable_merge(v, v2);
1111                         break;
1112                 case InScope:
1113                         break;
1114                 }
1115                 return v;
1116         }
1117
1118         static void var_block_close(struct parse_context *c, enum closetype ct)
1119         {
1120                 /* Close off all variables that are in_scope */
1121                 struct variable *v, **vp, *v2;
1122
1123                 scope_pop(c);
1124                 for (vp = &c->in_scope;
1125                      v = *vp, v && v->depth > c->scope_depth && v->min_depth > c->scope_depth;
1126                      ) {
1127                         if (v->name->var == v) switch (ct) {
1128                         case CloseElse:
1129                         case CloseParallel: /* handle PendingScope */
1130                                 switch(v->scope) {
1131                                 case InScope:
1132                                 case CondScope:
1133                                         if (c->scope_stack->child_count == 1)
1134                                                 v->scope = PendingScope;
1135                                         else if (v->previous &&
1136                                                  v->previous->scope == PendingScope)
1137                                                 v->scope = PendingScope;
1138                                         else if (v->type == Tlabel)
1139                                                 v->scope = PendingScope;
1140                                         else if (v->name->var == v)
1141                                                 v->scope = OutScope;
1142                                         if (ct == CloseElse) {
1143                                                 /* All Pending variables with this name
1144                                                  * are now Conditional */
1145                                                 for (v2 = v;
1146                                                      v2 && v2->scope == PendingScope;
1147                                                      v2 = v2->previous)
1148                                                         v2->scope = CondScope;
1149                                         }
1150                                         break;
1151                                 case PendingScope:
1152                                         for (v2 = v;
1153                                              v2 && v2->scope == PendingScope;
1154                                              v2 = v2->previous)
1155                                                 if (v2->type != Tlabel)
1156                                                         v2->scope = OutScope;
1157                                         break;
1158                                 case OutScope: break;
1159                                 }
1160                                 break;
1161                         case CloseSequential:
1162                                 if (v->type == Tlabel)
1163                                         v->scope = PendingScope;
1164                                 switch (v->scope) {
1165                                 case InScope:
1166                                         v->scope = OutScope;
1167                                         break;
1168                                 case PendingScope:
1169                                         /* There was no 'else', so we can only become
1170                                          * conditional if we know the cases were exhaustive,
1171                                          * and that doesn't mean anything yet.
1172                                          * So only labels become conditional..
1173                                          */
1174                                         for (v2 = v;
1175                                              v2 && v2->scope == PendingScope;
1176                                              v2 = v2->previous)
1177                                                 if (v2->type == Tlabel) {
1178                                                         v2->scope = CondScope;
1179                                                         v2->min_depth = c->scope_depth;
1180                                                 } else
1181                                                         v2->scope = OutScope;
1182                                         break;
1183                                 case CondScope:
1184                                 case OutScope: break;
1185                                 }
1186                                 break;
1187                         }
1188                         if (v->scope == OutScope || v->name->var != v)
1189                                 *vp = v->in_scope;
1190                         else
1191                                 vp = &v->in_scope;
1192                 }
1193         }
1194
1195 ### Executables
1196
1197 Executables can be lots of different things.  In many cases an
1198 executable is just an operation combined with one or two other
1199 executables.  This allows for expressions and lists etc.  Other times an
1200 executable is something quite specific like a constant or variable name.
1201 So we define a `struct exec` to be a general executable with a type, and
1202 a `struct binode` which is a subclass of `exec`, forms a node in a
1203 binary tree, and holds an operation.  There will be other subclasses,
1204 and to access these we need to be able to `cast` the `exec` into the
1205 various other types.  The first field in any `struct exec` is the type
1206 from the `exec_types` enum.
1207
1208 ###### macros
1209         #define cast(structname, pointer) ({            \
1210                 const typeof( ((struct structname *)0)->type) *__mptr = &(pointer)->type; \
1211                 if (__mptr && *__mptr != X##structname) abort();                \
1212                 (struct structname *)( (char *)__mptr);})
1213
1214         #define new(structname) ({                                              \
1215                 struct structname *__ptr = ((struct structname *)calloc(1,sizeof(struct structname))); \
1216                 __ptr->type = X##structname;                                            \
1217                 __ptr->line = -1; __ptr->column = -1;                                   \
1218                 __ptr;})
1219
1220         #define new_pos(structname, token) ({                                           \
1221                 struct structname *__ptr = ((struct structname *)calloc(1,sizeof(struct structname))); \
1222                 __ptr->type = X##structname;                                            \
1223                 __ptr->line = token.line; __ptr->column = token.col;                    \
1224                 __ptr;})
1225
1226 ###### ast
1227         enum exec_types {
1228                 Xbinode,
1229                 ## exec type
1230         };
1231         struct exec {
1232                 enum exec_types type;
1233                 int line, column;
1234         };
1235         struct binode {
1236                 struct exec;
1237                 enum Btype {
1238                         ## Binode types
1239                 } op;
1240                 struct exec *left, *right;
1241         };
1242
1243 ###### ast functions
1244
1245         static int __fput_loc(struct exec *loc, FILE *f)
1246         {
1247                 if (!loc)
1248                         return 0;               // NOTEST
1249                 if (loc->line >= 0) {
1250                         fprintf(f, "%d:%d: ", loc->line, loc->column);
1251                         return 1;
1252                 }
1253                 if (loc->type == Xbinode)
1254                         return __fput_loc(cast(binode,loc)->left, f) ||
1255                                __fput_loc(cast(binode,loc)->right, f);
1256                 return 0;
1257         }
1258         static void fput_loc(struct exec *loc, FILE *f)
1259         {
1260                 if (!__fput_loc(loc, f))
1261                         fprintf(f, "??:??: ");  // NOTEST
1262         }
1263
1264 Each different type of `exec` node needs a number of functions defined,
1265 a bit like methods.  We must be able to free it, print it, analyse it
1266 and execute it.  Once we have specific `exec` types we will need to
1267 parse them too.  Let's take this a bit more slowly.
1268
1269 #### Freeing
1270
1271 The parser generator requires a `free_foo` function for each struct
1272 that stores attributes and they will often be `exec`s and subtypes
1273 there-of.  So we need `free_exec` which can handle all the subtypes,
1274 and we need `free_binode`.
1275
1276 ###### ast functions
1277
1278         static void free_binode(struct binode *b)
1279         {
1280                 if (!b)
1281                         return;
1282                 free_exec(b->left);
1283                 free_exec(b->right);
1284                 free(b);
1285         }
1286
1287 ###### core functions
1288         static void free_exec(struct exec *e)
1289         {
1290                 if (!e)
1291                         return;
1292                 switch(e->type) {
1293                         ## free exec cases
1294                 }
1295         }
1296
1297 ###### forward decls
1298
1299         static void free_exec(struct exec *e);
1300
1301 ###### free exec cases
1302         case Xbinode: free_binode(cast(binode, e)); break;
1303
1304 #### Printing
1305
1306 Printing an `exec` requires that we know the current indent level for
1307 printing line-oriented components.  As will become clear later, we
1308 also want to know what sort of bracketing to use.
1309
1310 ###### ast functions
1311
1312         static void do_indent(int i, char *str)
1313         {
1314                 while (i--)
1315                         printf("    ");
1316                 printf("%s", str);
1317         }
1318
1319 ###### core functions
1320         static void print_binode(struct binode *b, int indent, int bracket)
1321         {
1322                 struct binode *b2;
1323                 switch(b->op) {
1324                 ## print binode cases
1325                 }
1326         }
1327
1328         static void print_exec(struct exec *e, int indent, int bracket)
1329         {
1330                 if (!e)
1331                         return;         // NOTEST
1332                 switch (e->type) {
1333                 case Xbinode:
1334                         print_binode(cast(binode, e), indent, bracket); break;
1335                 ## print exec cases
1336                 }
1337         }
1338
1339 ###### forward decls
1340
1341         static void print_exec(struct exec *e, int indent, int bracket);
1342
1343 #### Analysing
1344
1345 As discussed, analysis involves propagating type requirements around the
1346 program and looking for errors.
1347
1348 So `propagate_types` is passed an expected type (being a `struct type`
1349 pointer together with some `val_rules` flags) that the `exec` is
1350 expected to return, and returns the type that it does return, either
1351 of which can be `NULL` signifying "unknown".  An `ok` flag is passed
1352 by reference. It is set to `0` when an error is found, and `2` when
1353 any change is made.  If it remains unchanged at `1`, then no more
1354 propagation is needed.
1355
1356 ###### ast
1357
1358         enum val_rules {Rnolabel = 1<<0, Rboolok = 1<<1, Rnoconstant = 2<<1};
1359
1360 ###### format cases
1361         case 'r':
1362                 if (rules & Rnolabel)
1363                         fputs(" (labels not permitted)", stderr);
1364                 break;
1365
1366 ###### core functions
1367
1368         static struct type *propagate_types(struct exec *prog, struct parse_context *c, int *ok,
1369                                             struct type *type, int rules);
1370         static struct type *__propagate_types(struct exec *prog, struct parse_context *c, int *ok,
1371                                               struct type *type, int rules)
1372         {
1373                 struct type *t;
1374
1375                 if (!prog)
1376                         return Tnone;
1377
1378                 switch (prog->type) {
1379                 case Xbinode:
1380                 {
1381                         struct binode *b = cast(binode, prog);
1382                         switch (b->op) {
1383                         ## propagate binode cases
1384                         }
1385                         break;
1386                 }
1387                 ## propagate exec cases
1388                 }
1389                 return Tnone;
1390         }
1391
1392         static struct type *propagate_types(struct exec *prog, struct parse_context *c, int *ok,
1393                                             struct type *type, int rules)
1394         {
1395                 struct type *ret = __propagate_types(prog, c, ok, type, rules);
1396
1397                 if (c->parse_error)
1398                         *ok = 0;
1399                 return ret;
1400         }
1401
1402 #### Interpreting
1403
1404 Interpreting an `exec` doesn't require anything but the `exec`.  State
1405 is stored in variables and each variable will be directly linked from
1406 within the `exec` tree.  The exception to this is the whole `program`
1407 which needs to look at command line arguments.  The `program` will be
1408 interpreted separately.
1409
1410 Each `exec` can return a value combined with a type in `struct lrval`.
1411 The type may be `Tnone` but must be non-NULL.  Some `exec`s will return
1412 the location of a value, which can be updated, in `lval`.  Others will
1413 set `lval` to NULL indicating that there is a value of appropriate type
1414 in `rval`.
1415
1416
1417 ###### core functions
1418
1419         struct lrval {
1420                 struct type *type;
1421                 struct value rval, *lval;
1422         };
1423
1424         static struct lrval _interp_exec(struct exec *e);
1425
1426         static struct value interp_exec(struct exec *e, struct type **typeret)
1427         {
1428                 struct lrval ret = _interp_exec(e);
1429
1430                 if (!ret.type) abort();
1431                 if (typeret)
1432                         *typeret = ret.type;
1433                 if (ret.lval)
1434                         dup_value(ret.type, ret.lval, &ret.rval);
1435                 return ret.rval;
1436         }
1437
1438         static struct value *linterp_exec(struct exec *e, struct type **typeret)
1439         {
1440                 struct lrval ret = _interp_exec(e);
1441
1442                 if (ret.lval)
1443                         *typeret = ret.type;
1444                 else
1445                         free_value(ret.type, &ret.rval);
1446                 return ret.lval;
1447         }
1448
1449         static struct lrval _interp_exec(struct exec *e)
1450         {
1451                 struct lrval ret;
1452                 struct value rv = {}, *lrv = NULL;
1453                 struct type *rvtype;
1454
1455                 rvtype = ret.type = Tnone;
1456                 if (!e) {
1457                         ret.lval = lrv;
1458                         ret.rval = rv;
1459                         return ret;
1460                 }
1461
1462                 switch(e->type) {
1463                 case Xbinode:
1464                 {
1465                         struct binode *b = cast(binode, e);
1466                         struct value left, right, *lleft;
1467                         struct type *ltype, *rtype;
1468                         ltype = rtype = Tnone;
1469                         switch (b->op) {
1470                         ## interp binode cases
1471                         }
1472                         free_value(ltype, &left);
1473                         free_value(rtype, &right);
1474                         break;
1475                 }
1476                 ## interp exec cases
1477                 }
1478                 ret.lval = lrv;
1479                 ret.rval = rv;
1480                 ret.type = rvtype;
1481                 return ret;
1482         }
1483
1484 ### Complex types
1485
1486 Now that we have the shape of the interpreter in place we can add some
1487 complex types and connected them in to the data structures and the
1488 different phases of parse, analyse, print, interpret.
1489
1490 Thus far we have arrays and structs.
1491
1492 #### Arrays
1493
1494 Arrays can be declared by giving a size and a type, as `[size]type' so
1495 `freq:[26]number` declares `freq` to be an array of 26 numbers.  The
1496 size can be either a literal number, or a named constant.  Some day an
1497 arbitrary expression will be supported.
1498
1499 Arrays cannot be assigned.  When pointers are introduced we will also
1500 introduce array slices which can refer to part or all of an array -
1501 the assignment syntax will create a slice.  For now, an array can only
1502 ever be referenced by the name it is declared with.  It is likely that
1503 a "`copy`" primitive will eventually be define which can be used to
1504 make a copy of an array with controllable recursive depth.
1505
1506 ###### type union fields
1507
1508         struct {
1509                 int size;
1510                 struct variable *vsize;
1511                 struct type *member;
1512         } array;
1513
1514 ###### value functions
1515
1516         static void array_prepare_type(struct type *type)
1517         {
1518                 mpz_t q;
1519                 if (!type->array.vsize)
1520                         return;
1521
1522                 mpz_init(q);
1523                 mpz_tdiv_q(q, mpq_numref(type->array.vsize->val->num),
1524                            mpq_denref(type->array.vsize->val->num));
1525                 type->array.size = mpz_get_si(q);
1526                 mpz_clear(q);
1527
1528                 type->size = type->array.size * type->array.member->size;
1529                 type->align = type->array.member->align;
1530         }
1531
1532         static void array_init(struct type *type, struct value *val)
1533         {
1534                 int i;
1535
1536                 if (!val)
1537                         return;
1538                 for (i = 0; i < type->array.size; i++) {
1539                         struct value *v;
1540                         v = (void*)val->ptr + i * type->array.member->size;
1541                         val_init(type->array.member, v);
1542                 }
1543         }
1544
1545         static void array_free(struct type *type, struct value *val)
1546         {
1547                 int i;
1548
1549                 for (i = 0; i < type->array.size; i++) {
1550                         struct value *v;
1551                         v = (void*)val->ptr + i * type->array.member->size;
1552                         free_value(type->array.member, v);
1553                 }
1554         }
1555
1556         static int array_compat(struct type *require, struct type *have)
1557         {
1558                 if (have->compat != require->compat)
1559                         return 0;
1560                 /* Both are arrays, so we can look at details */
1561                 if (!type_compat(require->array.member, have->array.member, 0))
1562                         return 0;
1563                 if (require->array.vsize == NULL && have->array.vsize == NULL)
1564                         return require->array.size == have->array.size;
1565
1566                 return require->array.vsize == have->array.vsize;
1567         }
1568
1569         static void array_print_type(struct type *type, FILE *f)
1570         {
1571                 fputs("[", f);
1572                 if (type->array.vsize) {
1573                         struct binding *b = type->array.vsize->name;
1574                         fprintf(f, "%.*s]", b->name.len, b->name.txt);
1575                 } else
1576                         fprintf(f, "%d]", type->array.size);
1577                 type_print(type->array.member, f);
1578         }
1579
1580         static struct type array_prototype = {
1581                 .init = array_init,
1582                 .prepare_type = array_prepare_type,
1583                 .print_type = array_print_type,
1584                 .compat = array_compat,
1585                 .free = array_free,
1586         };
1587
1588 ###### declare terminals
1589         $TERM [ ]
1590
1591 ###### type grammar
1592
1593         | [ NUMBER ] Type ${ {
1594                 char tail[3];
1595                 mpq_t num;
1596                 struct text noname = { "", 0 };
1597                 struct type *t;
1598
1599                 $0 = t = add_type(c, noname, &array_prototype);
1600                 t->array.member = $<4;
1601                 t->array.vsize = NULL;
1602                 if (number_parse(num, tail, $2.txt) == 0)
1603                         tok_err(c, "error: unrecognised number", &$2);
1604                 else if (tail[0])
1605                         tok_err(c, "error: unsupported number suffix", &$2);
1606                 else {
1607                         t->array.size = mpz_get_ui(mpq_numref(num));
1608                         if (mpz_cmp_ui(mpq_denref(num), 1) != 0) {
1609                                 tok_err(c, "error: array size must be an integer",
1610                                         &$2);
1611                         } else if (mpz_cmp_ui(mpq_numref(num), 1UL << 30) >= 0)
1612                                 tok_err(c, "error: array size is too large",
1613                                         &$2);
1614                         mpq_clear(num);
1615                 }
1616                 t->size = t->array.size * t->array.member->size;
1617                 t->align = t->array.member->align;
1618         } }$
1619
1620         | [ IDENTIFIER ] Type ${ {
1621                 struct variable *v = var_ref(c, $2.txt);
1622                 struct text noname = { "", 0 };
1623
1624                 if (!v)
1625                         tok_err(c, "error: name undeclared", &$2);
1626                 else if (!v->constant)
1627                         tok_err(c, "error: array size must be a constant", &$2);
1628
1629                 $0 = add_type(c, noname, &array_prototype);
1630                 $0->array.member = $<4;
1631                 $0->array.size = 0;
1632                 $0->array.vsize = v;
1633         } }$
1634
1635 ###### Binode types
1636         Index,
1637
1638 ###### variable grammar
1639
1640         | Variable [ Expression ] ${ {
1641                 struct binode *b = new(binode);
1642                 b->op = Index;
1643                 b->left = $<1;
1644                 b->right = $<3;
1645                 $0 = b;
1646         } }$
1647
1648 ###### print binode cases
1649         case Index:
1650                 print_exec(b->left, -1, bracket);
1651                 printf("[");
1652                 print_exec(b->right, -1, bracket);
1653                 printf("]");
1654                 break;
1655
1656 ###### propagate binode cases
1657         case Index:
1658                 /* left must be an array, right must be a number,
1659                  * result is the member type of the array
1660                  */
1661                 propagate_types(b->right, c, ok, Tnum, 0);
1662                 t = propagate_types(b->left, c, ok, NULL, rules & Rnoconstant);
1663                 if (!t || t->compat != array_compat) {
1664                         type_err(c, "error: %1 cannot be indexed", prog, t, 0, NULL);
1665                         return NULL;
1666                 } else {
1667                         if (!type_compat(type, t->array.member, rules)) {
1668                                 type_err(c, "error: have %1 but need %2", prog,
1669                                          t->array.member, rules, type);
1670                         }
1671                         return t->array.member;
1672                 }
1673                 break;
1674
1675 ###### interp binode cases
1676         case Index: {
1677                 mpz_t q;
1678                 long i;
1679
1680                 lleft = linterp_exec(b->left, &ltype);
1681                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
1682                 mpz_init(q);
1683                 mpz_tdiv_q(q, mpq_numref(right.num), mpq_denref(right.num));
1684                 i = mpz_get_si(q);
1685                 mpz_clear(q);
1686
1687                 rvtype = ltype->array.member;
1688                 if (i >= 0 && i < ltype->array.size)
1689                         lrv = (void*)lleft + i * rvtype->size;
1690                 else
1691                         val_init(ltype->array.member, &rv);
1692                 ltype = NULL;
1693                 break;
1694         }
1695
1696 #### Structs
1697
1698 A `struct` is a data-type that contains one or more other data-types.
1699 It differs from an array in that each member can be of a different
1700 type, and they are accessed by name rather than by number.  Thus you
1701 cannot choose an element by calculation, you need to know what you
1702 want up-front.
1703
1704 The language makes no promises about how a given structure will be
1705 stored in memory - it is free to rearrange fields to suit whatever
1706 criteria seems important.
1707
1708 Structs are declared separately from program code - they cannot be
1709 declared in-line in a variable declaration like arrays can.  A struct
1710 is given a name and this name is used to identify the type - the name
1711 is not prefixed by the word `struct` as it would be in C.
1712
1713 Structs are only treated as the same if they have the same name.
1714 Simply having the same fields in the same order is not enough.  This
1715 might change once we can create structure initializers from a list of
1716 values.
1717
1718 Each component datum is identified much like a variable is declared,
1719 with a name, one or two colons, and a type.  The type cannot be omitted
1720 as there is no opportunity to deduce the type from usage.  An initial
1721 value can be given following an equals sign, so
1722
1723 ##### Example: a struct type
1724
1725         struct complex:
1726                 x:number = 0
1727                 y:number = 0
1728
1729 would declare a type called "complex" which has two number fields,
1730 each initialised to zero.
1731
1732 Struct will need to be declared separately from the code that uses
1733 them, so we will need to be able to print out the declaration of a
1734 struct when reprinting the whole program.  So a `print_type_decl` type
1735 function will be needed.
1736
1737 ###### type union fields
1738
1739         struct {
1740                 int nfields;
1741                 struct field {
1742                         struct text name;
1743                         struct type *type;
1744                         struct value *init;
1745                         int offset;
1746                 } *fields;
1747         } structure;
1748
1749 ###### type functions
1750         void (*print_type_decl)(struct type *type, FILE *f);
1751
1752 ###### value functions
1753
1754         static void structure_init(struct type *type, struct value *val)
1755         {
1756                 int i;
1757
1758                 for (i = 0; i < type->structure.nfields; i++) {
1759                         struct value *v;
1760                         v = (void*) val->ptr + type->structure.fields[i].offset;
1761                         if (type->structure.fields[i].init)
1762                                 dup_value(type->structure.fields[i].type,
1763                                           type->structure.fields[i].init,
1764                                           v);
1765                         else
1766                                 val_init(type->structure.fields[i].type, v);
1767                 }
1768         }
1769
1770         static void structure_free(struct type *type, struct value *val)
1771         {
1772                 int i;
1773
1774                 for (i = 0; i < type->structure.nfields; i++) {
1775                         struct value *v;
1776                         v = (void*)val->ptr + type->structure.fields[i].offset;
1777                         free_value(type->structure.fields[i].type, v);
1778                 }
1779         }
1780
1781         static void structure_free_type(struct type *t)
1782         {
1783                 int i;
1784                 for (i = 0; i < t->structure.nfields; i++)
1785                         if (t->structure.fields[i].init) {
1786                                 free_value(t->structure.fields[i].type,
1787                                            t->structure.fields[i].init);
1788                                 free(t->structure.fields[i].init);
1789                         }
1790                 free(t->structure.fields);
1791         }
1792
1793         static struct type structure_prototype = {
1794                 .init = structure_init,
1795                 .free = structure_free,
1796                 .free_type = structure_free_type,
1797                 .print_type_decl = structure_print_type,
1798         };
1799
1800 ###### exec type
1801         Xfieldref,
1802
1803 ###### ast
1804         struct fieldref {
1805                 struct exec;
1806                 struct exec *left;
1807                 int index;
1808                 struct text name;
1809         };
1810
1811 ###### free exec cases
1812         case Xfieldref:
1813                 free_exec(cast(fieldref, e)->left);
1814                 free(e);
1815                 break;
1816
1817 ###### declare terminals
1818         $TERM struct .
1819
1820 ###### variable grammar
1821
1822         | Variable . IDENTIFIER ${ {
1823                 struct fieldref *fr = new_pos(fieldref, $2);
1824                 fr->left = $<1;
1825                 fr->name = $3.txt;
1826                 fr->index = -2;
1827                 $0 = fr;
1828         } }$
1829
1830 ###### print exec cases
1831
1832         case Xfieldref:
1833         {
1834                 struct fieldref *f = cast(fieldref, e);
1835                 print_exec(f->left, -1, bracket);
1836                 printf(".%.*s", f->name.len, f->name.txt);
1837                 break;
1838         }
1839
1840 ###### ast functions
1841         static int find_struct_index(struct type *type, struct text field)
1842         {
1843                 int i;
1844                 for (i = 0; i < type->structure.nfields; i++)
1845                         if (text_cmp(type->structure.fields[i].name, field) == 0)
1846                                 return i;
1847                 return -1;
1848         }
1849
1850 ###### propagate exec cases
1851
1852         case Xfieldref:
1853         {
1854                 struct fieldref *f = cast(fieldref, prog);
1855                 struct type *st = propagate_types(f->left, c, ok, NULL, 0);
1856
1857                 if (!st)
1858                         type_err(c, "error: unknown type for field access", f->left,
1859                                  NULL, 0, NULL);
1860                 else if (st->init != structure_init)
1861                         type_err(c, "error: field reference attempted on %1, not a struct",
1862                                  f->left, st, 0, NULL);
1863                 else if (f->index == -2) {
1864                         f->index = find_struct_index(st, f->name);
1865                         if (f->index < 0)
1866                                 type_err(c, "error: cannot find requested field in %1",
1867                                          f->left, st, 0, NULL);
1868                 }
1869                 if (f->index >= 0) {
1870                         struct type *ft = st->structure.fields[f->index].type;
1871                         if (!type_compat(type, ft, rules))
1872                                 type_err(c, "error: have %1 but need %2", prog,
1873                                          ft, rules, type);
1874                         return ft;
1875                 }
1876                 break;
1877         }
1878
1879 ###### interp exec cases
1880         case Xfieldref:
1881         {
1882                 struct fieldref *f = cast(fieldref, e);
1883                 struct type *ltype;
1884                 struct value *lleft = linterp_exec(f->left, &ltype);
1885                 lrv = (void*)lleft->ptr + ltype->structure.fields[f->index].offset;
1886                 rvtype = ltype->structure.fields[f->index].type;
1887                 break;
1888         }
1889
1890 ###### ast
1891         struct fieldlist {
1892                 struct fieldlist *prev;
1893                 struct field f;
1894         };
1895
1896 ###### ast functions
1897         static void free_fieldlist(struct fieldlist *f)
1898         {
1899                 if (!f)
1900                         return;
1901                 free_fieldlist(f->prev);
1902                 if (f->f.init) {
1903                         free_value(f->f.type, f->f.init);
1904                         free(f->f.init);
1905                 }
1906                 free(f);
1907         }
1908
1909 ###### top level grammar
1910         DeclareStruct -> struct IDENTIFIER FieldBlock Newlines ${ {
1911                         struct type *t =
1912                                 add_type(c, $2.txt, &structure_prototype);
1913                         int cnt = 0;
1914                         struct fieldlist *f;
1915
1916                         for (f = $3; f; f=f->prev)
1917                                 cnt += 1;
1918
1919                         t->structure.nfields = cnt;
1920                         t->structure.fields = calloc(cnt, sizeof(struct field));
1921                         f = $3;
1922                         while (cnt > 0) {
1923                                 int a = f->f.type->align;
1924                                 cnt -= 1;
1925                                 t->structure.fields[cnt] = f->f;
1926                                 if (t->size & (a-1))
1927                                         t->size = (t->size | (a-1)) + 1;
1928                                 t->structure.fields[cnt].offset = t->size;
1929                                 t->size += ((f->f.type->size - 1) | (a-1)) + 1;
1930                                 if (a > t->align)
1931                                         t->align = a;
1932                                 f->f.init = NULL;
1933                                 f = f->prev;
1934                         }
1935                 } }$
1936
1937         $*fieldlist
1938         FieldBlock -> { IN OptNL FieldLines OUT OptNL } ${ $0 = $<FL; }$
1939                 | { SimpleFieldList } ${ $0 = $<SFL; }$
1940                 | IN OptNL FieldLines OUT ${ $0 = $<FL; }$
1941                 | SimpleFieldList EOL ${ $0 = $<SFL; }$
1942
1943         FieldLines -> SimpleFieldList Newlines ${ $0 = $<SFL; }$
1944                 | FieldLines SimpleFieldList Newlines ${
1945                         $SFL->prev = $<FL;
1946                         $0 = $<SFL;
1947                 }$
1948
1949         SimpleFieldList -> Field ${ $0 = $<F; }$
1950                 | SimpleFieldList ; Field ${
1951                         $F->prev = $<SFL;
1952                         $0 = $<F;
1953                 }$
1954                 | SimpleFieldList ; ${
1955                         $0 = $<SFL;
1956                 }$
1957                 | ERROR ${ tok_err(c, "Syntax error in struct field", &$1); }$
1958
1959         Field -> IDENTIFIER : Type = Expression ${ {
1960                         int ok;
1961
1962                         $0 = calloc(1, sizeof(struct fieldlist));
1963                         $0->f.name = $1.txt;
1964                         $0->f.type = $<3;
1965                         $0->f.init = NULL;
1966                         do {
1967                                 ok = 1;
1968                                 propagate_types($<5, c, &ok, $3, 0);
1969                         } while (ok == 2);
1970                         if (!ok)
1971                                 c->parse_error = 1;
1972                         else {
1973                                 struct value vl = interp_exec($5, NULL);
1974                                 $0->f.init = val_alloc($0->f.type, &vl);
1975                         }
1976                 } }$
1977                 | IDENTIFIER : Type ${
1978                         $0 = calloc(1, sizeof(struct fieldlist));
1979                         $0->f.name = $1.txt;
1980                         $0->f.type = $<3;
1981                         $0->f.init = val_alloc($0->f.type, NULL);
1982                 }$
1983
1984 ###### forward decls
1985         static void structure_print_type(struct type *t, FILE *f);
1986
1987 ###### value functions
1988         static void structure_print_type(struct type *t, FILE *f)
1989         {
1990                 int i;
1991
1992                 fprintf(f, "struct %.*s\n", t->name.len, t->name.txt);
1993
1994                 for (i = 0; i < t->structure.nfields; i++) {
1995                         struct field *fl = t->structure.fields + i;
1996                         fprintf(f, "    %.*s : ", fl->name.len, fl->name.txt);
1997                         type_print(fl->type, f);
1998                         if (fl->type->print && fl->init) {
1999                                 fprintf(f, " = ");
2000                                 if (fl->type == Tstr)
2001                                         fprintf(f, "\"");
2002                                 print_value(fl->type, fl->init);
2003                                 if (fl->type == Tstr)
2004                                         fprintf(f, "\"");
2005                         }
2006                         printf("\n");
2007                 }
2008         }
2009
2010 ###### print type decls
2011         {
2012                 struct type *t;
2013                 int target = -1;
2014
2015                 while (target != 0) {
2016                         int i = 0;
2017                         for (t = context.typelist; t ; t=t->next)
2018                                 if (t->print_type_decl) {
2019                                         i += 1;
2020                                         if (i == target)
2021                                                 break;
2022                                 }
2023
2024                         if (target == -1) {
2025                                 target = i;
2026                         } else {
2027                                 t->print_type_decl(t, stdout);
2028                                 target -= 1;
2029                         }
2030                 }
2031         }
2032
2033 ## Executables: the elements of code
2034
2035 Each code element needs to be parsed, printed, analysed,
2036 interpreted, and freed.  There are several, so let's just start with
2037 the easy ones and work our way up.
2038
2039 ### Values
2040
2041 We have already met values as separate objects.  When manifest
2042 constants appear in the program text, that must result in an executable
2043 which has a constant value.  So the `val` structure embeds a value in
2044 an executable.
2045
2046 ###### exec type
2047         Xval,
2048
2049 ###### ast
2050         struct val {
2051                 struct exec;
2052                 struct type *vtype;
2053                 struct value val;
2054         };
2055
2056 ###### ast functions
2057         struct val *new_val(struct type *T, struct token tk)
2058         {
2059                 struct val *v = new_pos(val, tk);
2060                 v->vtype = T;
2061                 return v;
2062         }
2063
2064 ###### Grammar
2065
2066         $TERM True False
2067
2068         $*val
2069         Value ->  True ${
2070                         $0 = new_val(Tbool, $1);
2071                         $0->val.bool = 1;
2072                         }$
2073                 | False ${
2074                         $0 = new_val(Tbool, $1);
2075                         $0->val.bool = 0;
2076                         }$
2077                 | NUMBER ${
2078                         $0 = new_val(Tnum, $1);
2079                         {
2080                         char tail[3];
2081                         if (number_parse($0->val.num, tail, $1.txt) == 0)
2082                                 mpq_init($0->val.num);
2083                                 if (tail[0])
2084                                         tok_err(c, "error: unsupported number suffix",
2085                                                 &$1);
2086                         }
2087                         }$
2088                 | STRING ${
2089                         $0 = new_val(Tstr, $1);
2090                         {
2091                         char tail[3];
2092                         string_parse(&$1, '\\', &$0->val.str, tail);
2093                         if (tail[0])
2094                                 tok_err(c, "error: unsupported string suffix",
2095                                         &$1);
2096                         }
2097                         }$
2098                 | MULTI_STRING ${
2099                         $0 = new_val(Tstr, $1);
2100                         {
2101                         char tail[3];
2102                         string_parse(&$1, '\\', &$0->val.str, tail);
2103                         if (tail[0])
2104                                 tok_err(c, "error: unsupported string suffix",
2105                                         &$1);
2106                         }
2107                         }$
2108
2109 ###### print exec cases
2110         case Xval:
2111         {
2112                 struct val *v = cast(val, e);
2113                 if (v->vtype == Tstr)
2114                         printf("\"");
2115                 print_value(v->vtype, &v->val);
2116                 if (v->vtype == Tstr)
2117                         printf("\"");
2118                 break;
2119         }
2120
2121 ###### propagate exec cases
2122         case Xval:
2123         {
2124                 struct val *val = cast(val, prog);
2125                 if (!type_compat(type, val->vtype, rules))
2126                         type_err(c, "error: expected %1%r found %2",
2127                                    prog, type, rules, val->vtype);
2128                 return val->vtype;
2129         }
2130
2131 ###### interp exec cases
2132         case Xval:
2133                 rvtype = cast(val, e)->vtype;
2134                 dup_value(rvtype, &cast(val, e)->val, &rv);
2135                 break;
2136
2137 ###### ast functions
2138         static void free_val(struct val *v)
2139         {
2140                 if (v)
2141                         free_value(v->vtype, &v->val);
2142                 free(v);
2143         }
2144
2145 ###### free exec cases
2146         case Xval: free_val(cast(val, e)); break;
2147
2148 ###### ast functions
2149         // Move all nodes from 'b' to 'rv', reversing their order.
2150         // In 'b' 'left' is a list, and 'right' is the last node.
2151         // In 'rv', left' is the first node and 'right' is a list.
2152         static struct binode *reorder_bilist(struct binode *b)
2153         {
2154                 struct binode *rv = NULL;
2155
2156                 while (b) {
2157                         struct exec *t = b->right;
2158                         b->right = rv;
2159                         rv = b;
2160                         if (b->left)
2161                                 b = cast(binode, b->left);
2162                         else
2163                                 b = NULL;
2164                         rv->left = t;
2165                 }
2166                 return rv;
2167         }
2168
2169 ### Variables
2170
2171 Just as we used a `val` to wrap a value into an `exec`, we similarly
2172 need a `var` to wrap a `variable` into an exec.  While each `val`
2173 contained a copy of the value, each `var` holds a link to the variable
2174 because it really is the same variable no matter where it appears.
2175 When a variable is used, we need to remember to follow the `->merged`
2176 link to find the primary instance.
2177
2178 ###### exec type
2179         Xvar,
2180
2181 ###### ast
2182         struct var {
2183                 struct exec;
2184                 struct variable *var;
2185         };
2186
2187 ###### Grammar
2188
2189         $TERM : ::
2190
2191         $*var
2192         VariableDecl -> IDENTIFIER : ${ {
2193                 struct variable *v = var_decl(c, $1.txt);
2194                 $0 = new_pos(var, $1);
2195                 $0->var = v;
2196                 if (v)
2197                         v->where_decl = $0;
2198                 else {
2199                         v = var_ref(c, $1.txt);
2200                         $0->var = v;
2201                         type_err(c, "error: variable '%v' redeclared",
2202                                  $0, NULL, 0, NULL);
2203                         type_err(c, "info: this is where '%v' was first declared",
2204                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
2205                 }
2206         } }$
2207             | IDENTIFIER :: ${ {
2208                 struct variable *v = var_decl(c, $1.txt);
2209                 $0 = new_pos(var, $1);
2210                 $0->var = v;
2211                 if (v) {
2212                         v->where_decl = $0;
2213                         v->constant = 1;
2214                 } else {
2215                         v = var_ref(c, $1.txt);
2216                         $0->var = v;
2217                         type_err(c, "error: variable '%v' redeclared",
2218                                  $0, NULL, 0, NULL);
2219                         type_err(c, "info: this is where '%v' was first declared",
2220                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
2221                 }
2222         } }$
2223             | IDENTIFIER : Type ${ {
2224                 struct variable *v = var_decl(c, $1.txt);
2225                 $0 = new_pos(var, $1);
2226                 $0->var = v;
2227                 if (v) {
2228                         v->where_decl = $0;
2229                         v->where_set = $0;
2230                         v->type = $<Type;
2231                         v->val = NULL;
2232                 } else {
2233                         v = var_ref(c, $1.txt);
2234                         $0->var = v;
2235                         type_err(c, "error: variable '%v' redeclared",
2236                                  $0, NULL, 0, NULL);
2237                         type_err(c, "info: this is where '%v' was first declared",
2238                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
2239                 }
2240         } }$
2241             | IDENTIFIER :: Type ${ {
2242                 struct variable *v = var_decl(c, $1.txt);
2243                 $0 = new_pos(var, $1);
2244                 $0->var = v;
2245                 if (v) {
2246                         v->where_decl = $0;
2247                         v->where_set = $0;
2248                         v->type = $<Type;
2249                         v->val = NULL;
2250                         v->constant = 1;
2251                 } else {
2252                         v = var_ref(c, $1.txt);
2253                         $0->var = v;
2254                         type_err(c, "error: variable '%v' redeclared",
2255                                  $0, NULL, 0, NULL);
2256                         type_err(c, "info: this is where '%v' was first declared",
2257                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
2258                 }
2259         } }$
2260
2261         $*exec
2262         Variable -> IDENTIFIER ${ {
2263                 struct variable *v = var_ref(c, $1.txt);
2264                 $0 = new_pos(var, $1);
2265                 if (v == NULL) {
2266                         /* This might be a label - allocate a var just in case */
2267                         v = var_decl(c, $1.txt);
2268                         if (v) {
2269                                 v->val = NULL;
2270                                 v->type = Tnone;
2271                                 v->where_decl = $0;
2272                                 v->where_set = $0;
2273                         }
2274                 }
2275                 cast(var, $0)->var = v;
2276         } }$
2277         ## variable grammar
2278
2279         $*type
2280         Type -> IDENTIFIER ${
2281                 $0 = find_type(c, $1.txt);
2282                 if (!$0) {
2283                         tok_err(c,
2284                                 "error: undefined type", &$1);
2285
2286                         $0 = Tnone;
2287                 }
2288         }$
2289         ## type grammar
2290
2291 ###### print exec cases
2292         case Xvar:
2293         {
2294                 struct var *v = cast(var, e);
2295                 if (v->var) {
2296                         struct binding *b = v->var->name;
2297                         printf("%.*s", b->name.len, b->name.txt);
2298                 }
2299                 break;
2300         }
2301
2302 ###### format cases
2303         case 'v':
2304                 if (loc->type == Xvar) {
2305                         struct var *v = cast(var, loc);
2306                         if (v->var) {
2307                                 struct binding *b = v->var->name;
2308                                 fprintf(stderr, "%.*s", b->name.len, b->name.txt);
2309                         } else
2310                                 fputs("???", stderr);   // NOTEST
2311                 } else
2312                         fputs("NOTVAR", stderr);        // NOTEST
2313                 break;
2314
2315 ###### propagate exec cases
2316
2317         case Xvar:
2318         {
2319                 struct var *var = cast(var, prog);
2320                 struct variable *v = var->var;
2321                 if (!v) {
2322                         type_err(c, "%d:BUG: no variable!!", prog, NULL, 0, NULL); // NOTEST
2323                         return Tnone;                                   // NOTEST
2324                 }
2325                 if (v->merged)
2326                         v = v->merged;
2327                 if (v->constant && (rules & Rnoconstant)) {
2328                         type_err(c, "error: Cannot assign to a constant: %v",
2329                                  prog, NULL, 0, NULL);
2330                         type_err(c, "info: name was defined as a constant here",
2331                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
2332                         return v->type;
2333                 }
2334                 if (v->type == Tnone && v->where_decl == prog)
2335                         type_err(c, "error: variable used but not declared: %v",
2336                                  prog, NULL, 0, NULL);
2337                 if (v->type == NULL) {
2338                         if (type && *ok != 0) {
2339                                 v->type = type;
2340                                 v->val = NULL;
2341                                 v->where_set = prog;
2342                                 *ok = 2;
2343                         }
2344                         return type;
2345                 }
2346                 if (!type_compat(type, v->type, rules)) {
2347                         type_err(c, "error: expected %1%r but variable '%v' is %2", prog,
2348                                  type, rules, v->type);
2349                         type_err(c, "info: this is where '%v' was set to %1", v->where_set,
2350                                  v->type, rules, NULL);
2351                 }
2352                 if (!type)
2353                         return v->type;
2354                 return type;
2355         }
2356
2357 ###### interp exec cases
2358         case Xvar:
2359         {
2360                 struct var *var = cast(var, e);
2361                 struct variable *v = var->var;
2362
2363                 if (v->merged)
2364                         v = v->merged;
2365                 lrv = v->val;
2366                 rvtype = v->type;
2367                 break;
2368         }
2369
2370 ###### ast functions
2371
2372         static void free_var(struct var *v)
2373         {
2374                 free(v);
2375         }
2376
2377 ###### free exec cases
2378         case Xvar: free_var(cast(var, e)); break;
2379
2380 ### Expressions: Conditional
2381
2382 Our first user of the `binode` will be conditional expressions, which
2383 is a bit odd as they actually have three components.  That will be
2384 handled by having 2 binodes for each expression.  The conditional
2385 expression is the lowest precedence operator which is why we define it
2386 first - to start the precedence list.
2387
2388 Conditional expressions are of the form "value `if` condition `else`
2389 other_value".  They associate to the right, so everything to the right
2390 of `else` is part of an else value, while only a higher-precedence to
2391 the left of `if` is the if values.  Between `if` and `else` there is no
2392 room for ambiguity, so a full conditional expression is allowed in
2393 there.
2394
2395 ###### Binode types
2396         CondExpr,
2397
2398 ###### Grammar
2399
2400         $LEFT if $$ifelse
2401         ## expr precedence
2402
2403         $*exec
2404         Expression -> Expression if Expression else Expression $$ifelse ${ {
2405                         struct binode *b1 = new(binode);
2406                         struct binode *b2 = new(binode);
2407                         b1->op = CondExpr;
2408                         b1->left = $<3;
2409                         b1->right = b2;
2410                         b2->op = CondExpr;
2411                         b2->left = $<1;
2412                         b2->right = $<5;
2413                         $0 = b1;
2414                 } }$
2415                 ## expression grammar
2416
2417 ###### print binode cases
2418
2419         case CondExpr:
2420                 b2 = cast(binode, b->right);
2421                 if (bracket) printf("(");
2422                 print_exec(b2->left, -1, bracket);
2423                 printf(" if ");
2424                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2425                 printf(" else ");
2426                 print_exec(b2->right, -1, bracket);
2427                 if (bracket) printf(")");
2428                 break;
2429
2430 ###### propagate binode cases
2431
2432         case CondExpr: {
2433                 /* cond must be Tbool, others must match */
2434                 struct binode *b2 = cast(binode, b->right);
2435                 struct type *t2;
2436
2437                 propagate_types(b->left, c, ok, Tbool, 0);
2438                 t = propagate_types(b2->left, c, ok, type, Rnolabel);
2439                 t2 = propagate_types(b2->right, c, ok, type ?: t, Rnolabel);
2440                 return t ?: t2;
2441         }
2442
2443 ###### interp binode cases
2444
2445         case CondExpr: {
2446                 struct binode *b2 = cast(binode, b->right);
2447                 left = interp_exec(b->left, &ltype);
2448                 if (left.bool)
2449                         rv = interp_exec(b2->left, &rvtype);
2450                 else
2451                         rv = interp_exec(b2->right, &rvtype);
2452                 }
2453                 break;
2454
2455 ### Expressions: Boolean
2456
2457 The next class of expressions to use the `binode` will be Boolean
2458 expressions.  "`and then`" and "`or else`" are similar to `and` and `or`
2459 have same corresponding precendence.  The difference is that they don't
2460 evaluate the second expression if not necessary.
2461
2462 ###### Binode types
2463         And,
2464         AndThen,
2465         Or,
2466         OrElse,
2467         Not,
2468
2469 ###### expr precedence
2470         $LEFT or
2471         $LEFT and
2472         $LEFT not
2473
2474 ###### expression grammar
2475                 | Expression or Expression ${ {
2476                         struct binode *b = new(binode);
2477                         b->op = Or;
2478                         b->left = $<1;
2479                         b->right = $<3;
2480                         $0 = b;
2481                 } }$
2482                 | Expression or else Expression ${ {
2483                         struct binode *b = new(binode);
2484                         b->op = OrElse;
2485                         b->left = $<1;
2486                         b->right = $<4;
2487                         $0 = b;
2488                 } }$
2489
2490                 | Expression and Expression ${ {
2491                         struct binode *b = new(binode);
2492                         b->op = And;
2493                         b->left = $<1;
2494                         b->right = $<3;
2495                         $0 = b;
2496                 } }$
2497                 | Expression and then Expression ${ {
2498                         struct binode *b = new(binode);
2499                         b->op = AndThen;
2500                         b->left = $<1;
2501                         b->right = $<4;
2502                         $0 = b;
2503                 } }$
2504
2505                 | not Expression ${ {
2506                         struct binode *b = new(binode);
2507                         b->op = Not;
2508                         b->right = $<2;
2509                         $0 = b;
2510                 } }$
2511
2512 ###### print binode cases
2513         case And:
2514                 if (bracket) printf("(");
2515                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2516                 printf(" and ");
2517                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2518                 if (bracket) printf(")");
2519                 break;
2520         case AndThen:
2521                 if (bracket) printf("(");
2522                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2523                 printf(" and then ");
2524                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2525                 if (bracket) printf(")");
2526                 break;
2527         case Or:
2528                 if (bracket) printf("(");
2529                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2530                 printf(" or ");
2531                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2532                 if (bracket) printf(")");
2533                 break;
2534         case OrElse:
2535                 if (bracket) printf("(");
2536                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2537                 printf(" or else ");
2538                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2539                 if (bracket) printf(")");
2540                 break;
2541         case Not:
2542                 if (bracket) printf("(");
2543                 printf("not ");
2544                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2545                 if (bracket) printf(")");
2546                 break;
2547
2548 ###### propagate binode cases
2549         case And:
2550         case AndThen:
2551         case Or:
2552         case OrElse:
2553         case Not:
2554                 /* both must be Tbool, result is Tbool */
2555                 propagate_types(b->left, c, ok, Tbool, 0);
2556                 propagate_types(b->right, c, ok, Tbool, 0);
2557                 if (type && type != Tbool)
2558                         type_err(c, "error: %1 operation found where %2 expected", prog,
2559                                    Tbool, 0, type);
2560                 return Tbool;
2561
2562 ###### interp binode cases
2563         case And:
2564                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2565                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2566                 rv.bool = rv.bool && right.bool;
2567                 break;
2568         case AndThen:
2569                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2570                 if (rv.bool)
2571                         rv = interp_exec(b->right, NULL);
2572                 break;
2573         case Or:
2574                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2575                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2576                 rv.bool = rv.bool || right.bool;
2577                 break;
2578         case OrElse:
2579                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2580                 if (!rv.bool)
2581                         rv = interp_exec(b->right, NULL);
2582                 break;
2583         case Not:
2584                 rv = interp_exec(b->right, &rvtype);
2585                 rv.bool = !rv.bool;
2586                 break;
2587
2588 ### Expressions: Comparison
2589
2590 Of slightly higher precedence that Boolean expressions are Comparisons.
2591 A comparison takes arguments of any comparable type, but the two types
2592 must be the same.
2593
2594 To simplify the parsing we introduce an `eop` which can record an
2595 expression operator, and the `CMPop` non-terminal will match one of them.
2596
2597 ###### ast
2598         struct eop {
2599                 enum Btype op;
2600         };
2601
2602 ###### ast functions
2603         static void free_eop(struct eop *e)
2604         {
2605                 if (e)
2606                         free(e);
2607         }
2608
2609 ###### Binode types
2610         Less,
2611         Gtr,
2612         LessEq,
2613         GtrEq,
2614         Eql,
2615         NEql,
2616
2617 ###### expr precedence
2618         $LEFT < > <= >= == != CMPop
2619
2620 ###### expression grammar
2621         | Expression CMPop Expression ${ {
2622                 struct binode *b = new(binode);
2623                 b->op = $2.op;
2624                 b->left = $<1;
2625                 b->right = $<3;
2626                 $0 = b;
2627         } }$
2628
2629 ###### Grammar
2630
2631         $eop
2632         CMPop ->   < ${ $0.op = Less; }$
2633                 |  > ${ $0.op = Gtr; }$
2634                 |  <= ${ $0.op = LessEq; }$
2635                 |  >= ${ $0.op = GtrEq; }$
2636                 |  == ${ $0.op = Eql; }$
2637                 |  != ${ $0.op = NEql; }$
2638
2639 ###### print binode cases
2640
2641         case Less:
2642         case LessEq:
2643         case Gtr:
2644         case GtrEq:
2645         case Eql:
2646         case NEql:
2647                 if (bracket) printf("(");
2648                 print_exec(b->left, -1, bracket);
2649                 switch(b->op) {
2650                 case Less:   printf(" < "); break;
2651                 case LessEq: printf(" <= "); break;
2652                 case Gtr:    printf(" > "); break;
2653                 case GtrEq:  printf(" >= "); break;
2654                 case Eql:    printf(" == "); break;
2655                 case NEql:   printf(" != "); break;
2656                 default: abort();               // NOTEST
2657                 }
2658                 print_exec(b->right, -1, bracket);
2659                 if (bracket) printf(")");
2660                 break;
2661
2662 ###### propagate binode cases
2663         case Less:
2664         case LessEq:
2665         case Gtr:
2666         case GtrEq:
2667         case Eql:
2668         case NEql:
2669                 /* Both must match but not be labels, result is Tbool */
2670                 t = propagate_types(b->left, c, ok, NULL, Rnolabel);
2671                 if (t)
2672                         propagate_types(b->right, c, ok, t, 0);
2673                 else {
2674                         t = propagate_types(b->right, c, ok, NULL, Rnolabel);
2675                         if (t)
2676                                 t = propagate_types(b->left, c, ok, t, 0);
2677                 }
2678                 if (!type_compat(type, Tbool, 0))
2679                         type_err(c, "error: Comparison returns %1 but %2 expected", prog,
2680                                     Tbool, rules, type);
2681                 return Tbool;
2682
2683 ###### interp binode cases
2684         case Less:
2685         case LessEq:
2686         case Gtr:
2687         case GtrEq:
2688         case Eql:
2689         case NEql:
2690         {
2691                 int cmp;
2692                 left = interp_exec(b->left, &ltype);
2693                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2694                 cmp = value_cmp(ltype, rtype, &left, &right);
2695                 rvtype = Tbool;
2696                 switch (b->op) {
2697                 case Less:      rv.bool = cmp <  0; break;
2698                 case LessEq:    rv.bool = cmp <= 0; break;
2699                 case Gtr:       rv.bool = cmp >  0; break;
2700                 case GtrEq:     rv.bool = cmp >= 0; break;
2701                 case Eql:       rv.bool = cmp == 0; break;
2702                 case NEql:      rv.bool = cmp != 0; break;
2703                 default:        rv.bool = 0; break;     // NOTEST
2704                 }
2705                 break;
2706         }
2707
2708 ### Expressions: The rest
2709
2710 The remaining expressions with the highest precedence are arithmetic,
2711 string concatenation, and string conversion.  String concatenation
2712 (`++`) has the same precedence as multiplication and division, but lower
2713 than the uniary.
2714
2715 String conversion is a temporary feature until I get a better type
2716 system.  `$` is a prefix operator which expects a string and returns
2717 a number.
2718
2719 `+` and `-` are both infix and prefix operations (where they are
2720 absolute value and negation).  These have different operator names.
2721
2722 We also have a 'Bracket' operator which records where parentheses were
2723 found.  This makes it easy to reproduce these when printing.  Possibly I
2724 should only insert brackets were needed for precedence.
2725
2726 ###### Binode types
2727         Plus, Minus,
2728         Times, Divide, Rem,
2729         Concat,
2730         Absolute, Negate,
2731         StringConv,
2732         Bracket,
2733
2734 ###### expr precedence
2735         $LEFT + - Eop
2736         $LEFT * / % ++ Top
2737         $LEFT Uop $
2738         $TERM ( )
2739
2740 ###### expression grammar
2741                 | Expression Eop Expression ${ {
2742                         struct binode *b = new(binode);
2743                         b->op = $2.op;
2744                         b->left = $<1;
2745                         b->right = $<3;
2746                         $0 = b;
2747                 } }$
2748
2749                 | Expression Top Expression ${ {
2750                         struct binode *b = new(binode);
2751                         b->op = $2.op;
2752                         b->left = $<1;
2753                         b->right = $<3;
2754                         $0 = b;
2755                 } }$
2756
2757                 | ( Expression ) ${ {
2758                         struct binode *b = new_pos(binode, $1);
2759                         b->op = Bracket;
2760                         b->right = $<2;
2761                         $0 = b;
2762                 } }$
2763                 | Uop Expression ${ {
2764                         struct binode *b = new(binode);
2765                         b->op = $1.op;
2766                         b->right = $<2;
2767                         $0 = b;
2768                 } }$
2769                 | Value ${ $0 = $<1; }$
2770                 | Variable ${ $0 = $<1; }$
2771
2772         $eop
2773         Eop ->    + ${ $0.op = Plus; }$
2774                 | - ${ $0.op = Minus; }$
2775
2776         Uop ->    + ${ $0.op = Absolute; }$
2777                 | - ${ $0.op = Negate; }$
2778                 | $ ${ $0.op = StringConv; }$
2779
2780         Top ->    * ${ $0.op = Times; }$
2781                 | / ${ $0.op = Divide; }$
2782                 | % ${ $0.op = Rem; }$
2783                 | ++ ${ $0.op = Concat; }$
2784
2785 ###### print binode cases
2786         case Plus:
2787         case Minus:
2788         case Times:
2789         case Divide:
2790         case Concat:
2791         case Rem:
2792                 if (bracket) printf("(");
2793                 print_exec(b->left, indent, bracket);
2794                 switch(b->op) {
2795                 case Plus:   fputs(" + ", stdout); break;
2796                 case Minus:  fputs(" - ", stdout); break;
2797                 case Times:  fputs(" * ", stdout); break;
2798                 case Divide: fputs(" / ", stdout); break;
2799                 case Rem:    fputs(" % ", stdout); break;
2800                 case Concat: fputs(" ++ ", stdout); break;
2801                 default: abort();       // NOTEST
2802                 }                       // NOTEST
2803                 print_exec(b->right, indent, bracket);
2804                 if (bracket) printf(")");
2805                 break;
2806         case Absolute:
2807         case Negate:
2808         case StringConv:
2809                 if (bracket) printf("(");
2810                 switch (b->op) {
2811                 case Absolute:   fputs("+", stdout); break;
2812                 case Negate:     fputs("-", stdout); break;
2813                 case StringConv: fputs("$", stdout); break;
2814                 default: abort();       // NOTEST
2815                 }                       // NOTEST
2816                 print_exec(b->right, indent, bracket);
2817                 if (bracket) printf(")");
2818                 break;
2819         case Bracket:
2820                 printf("(");
2821                 print_exec(b->right, indent, bracket);
2822                 printf(")");
2823                 break;
2824
2825 ###### propagate binode cases
2826         case Plus:
2827         case Minus:
2828         case Times:
2829         case Rem:
2830         case Divide:
2831                 /* both must be numbers, result is Tnum */
2832         case Absolute:
2833         case Negate:
2834                 /* as propagate_types ignores a NULL,
2835                  * unary ops fit here too */
2836                 propagate_types(b->left, c, ok, Tnum, 0);
2837                 propagate_types(b->right, c, ok, Tnum, 0);
2838                 if (!type_compat(type, Tnum, 0))
2839                         type_err(c, "error: Arithmetic returns %1 but %2 expected", prog,
2840                                    Tnum, rules, type);
2841                 return Tnum;
2842
2843         case Concat:
2844                 /* both must be Tstr, result is Tstr */
2845                 propagate_types(b->left, c, ok, Tstr, 0);
2846                 propagate_types(b->right, c, ok, Tstr, 0);
2847                 if (!type_compat(type, Tstr, 0))
2848                         type_err(c, "error: Concat returns %1 but %2 expected", prog,
2849                                    Tstr, rules, type);
2850                 return Tstr;
2851
2852         case StringConv:
2853                 /* op must be string, result is number */
2854                 propagate_types(b->left, c, ok, Tstr, 0);
2855                 if (!type_compat(type, Tnum, 0))
2856                         type_err(c,
2857                           "error: Can only convert string to number, not %1",
2858                                 prog, type, 0, NULL);
2859                 return Tnum;
2860
2861         case Bracket:
2862                 return propagate_types(b->right, c, ok, type, 0);
2863
2864 ###### interp binode cases
2865
2866         case Plus:
2867                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2868                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2869                 mpq_add(rv.num, rv.num, right.num);
2870                 break;
2871         case Minus:
2872                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2873                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2874                 mpq_sub(rv.num, rv.num, right.num);
2875                 break;
2876         case Times:
2877                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2878                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2879                 mpq_mul(rv.num, rv.num, right.num);
2880                 break;
2881         case Divide:
2882                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
2883                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2884                 mpq_div(rv.num, rv.num, right.num);
2885                 break;
2886         case Rem: {
2887                 mpz_t l, r, rem;
2888
2889                 left = interp_exec(b->left, &ltype);
2890                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2891                 mpz_init(l); mpz_init(r); mpz_init(rem);
2892                 mpz_tdiv_q(l, mpq_numref(left.num), mpq_denref(left.num));
2893                 mpz_tdiv_q(r, mpq_numref(right.num), mpq_denref(right.num));
2894                 mpz_tdiv_r(rem, l, r);
2895                 val_init(Tnum, &rv);
2896                 mpq_set_z(rv.num, rem);
2897                 mpz_clear(r); mpz_clear(l); mpz_clear(rem);
2898                 rvtype = ltype;
2899                 break;
2900         }
2901         case Negate:
2902                 rv = interp_exec(b->right, &rvtype);
2903                 mpq_neg(rv.num, rv.num);
2904                 break;
2905         case Absolute:
2906                 rv = interp_exec(b->right, &rvtype);
2907                 mpq_abs(rv.num, rv.num);
2908                 break;
2909         case Bracket:
2910                 rv = interp_exec(b->right, &rvtype);
2911                 break;
2912         case Concat:
2913                 left = interp_exec(b->left, &ltype);
2914                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
2915                 rvtype = Tstr;
2916                 rv.str = text_join(left.str, right.str);
2917                 break;
2918         case StringConv:
2919                 right = interp_exec(b->right, &rvtype);
2920                 rtype = Tstr;
2921                 rvtype = Tnum;
2922
2923                 struct text tx = right.str;
2924                 char tail[3];
2925                 int neg = 0;
2926                 if (tx.txt[0] == '-') {
2927                         neg = 1;
2928                         tx.txt++;
2929                         tx.len--;
2930                 }
2931                 if (number_parse(rv.num, tail, tx) == 0)
2932                         mpq_init(rv.num);
2933                 else if (neg)
2934                         mpq_neg(rv.num, rv.num);
2935                 if (tail[0])
2936                         printf("Unsupported suffix: %.*s\n", tx.len, tx.txt);
2937
2938                 break;
2939
2940 ###### value functions
2941
2942         static struct text text_join(struct text a, struct text b)
2943         {
2944                 struct text rv;
2945                 rv.len = a.len + b.len;
2946                 rv.txt = malloc(rv.len);
2947                 memcpy(rv.txt, a.txt, a.len);
2948                 memcpy(rv.txt+a.len, b.txt, b.len);
2949                 return rv;
2950         }
2951
2952 ### Blocks, Statements, and Statement lists.
2953
2954 Now that we have expressions out of the way we need to turn to
2955 statements.  There are simple statements and more complex statements.
2956 Simple statements do not contain (syntactic) newlines, complex statements do.
2957
2958 Statements often come in sequences and we have corresponding simple
2959 statement lists and complex statement lists.
2960 The former comprise only simple statements separated by semicolons.
2961 The later comprise complex statements and simple statement lists.  They are
2962 separated by newlines.  Thus the semicolon is only used to separate
2963 simple statements on the one line.  This may be overly restrictive,
2964 but I'm not sure I ever want a complex statement to share a line with
2965 anything else.
2966
2967 Note that a simple statement list can still use multiple lines if
2968 subsequent lines are indented, so
2969
2970 ###### Example: wrapped simple statement list
2971
2972         a = b; c = d;
2973            e = f; print g
2974
2975 is a single simple statement list.  This might allow room for
2976 confusion, so I'm not set on it yet.
2977
2978 A simple statement list needs no extra syntax.  A complex statement
2979 list has two syntactic forms.  It can be enclosed in braces (much like
2980 C blocks), or it can be introduced by an indent and continue until an
2981 unindented newline (much like Python blocks).  With this extra syntax
2982 it is referred to as a block.
2983
2984 Note that a block does not have to include any newlines if it only
2985 contains simple statements.  So both of:
2986
2987         if condition: a=b; d=f
2988
2989         if condition { a=b; print f }
2990
2991 are valid.
2992
2993 In either case the list is constructed from a `binode` list with
2994 `Block` as the operator.  When parsing the list it is most convenient
2995 to append to the end, so a list is a list and a statement.  When using
2996 the list it is more convenient to consider a list to be a statement
2997 and a list.  So we need a function to re-order a list.
2998 `reorder_bilist` serves this purpose.
2999
3000 The only stand-alone statement we introduce at this stage is `pass`
3001 which does nothing and is represented as a `NULL` pointer in a `Block`
3002 list.  Other stand-alone statements will follow once the infrastructure
3003 is in-place.
3004
3005 ###### Binode types
3006         Block,
3007
3008 ###### Grammar
3009
3010         $TERM { } ;
3011
3012         $*binode
3013         Block -> { IN OptNL Statementlist OUT OptNL } ${ $0 = $<Sl; }$
3014                 | { SimpleStatements } ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3015                 | SimpleStatements ; ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3016                 | SimpleStatements EOL ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3017                 | IN OptNL Statementlist OUT ${ $0 = $<Sl; }$
3018
3019         OpenBlock -> OpenScope { IN OptNL Statementlist OUT OptNL } ${ $0 = $<Sl; }$
3020                 | OpenScope { SimpleStatements } ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3021                 | OpenScope SimpleStatements ; ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3022                 | OpenScope SimpleStatements EOL ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3023                 | IN OpenScope OptNL Statementlist OUT ${ $0 = $<Sl; }$
3024
3025         UseBlock -> { OpenScope IN OptNL Statementlist OUT OptNL } ${ $0 = $<Sl; }$
3026                 | { OpenScope SimpleStatements } ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3027                 | IN OpenScope OptNL Statementlist OUT ${ $0 = $<Sl; }$
3028
3029         ColonBlock -> { IN OptNL Statementlist OUT OptNL } ${ $0 = $<Sl; }$
3030                 | { SimpleStatements } ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3031                 | : SimpleStatements ; ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3032                 | : SimpleStatements EOL ${ $0 = reorder_bilist($<SS); }$
3033                 | : IN OptNL Statementlist OUT ${ $0 = $<Sl; }$
3034
3035         Statementlist -> ComplexStatements ${ $0 = reorder_bilist($<CS); }$
3036
3037         ComplexStatements -> ComplexStatements ComplexStatement ${
3038                         if ($2 == NULL) {
3039                                 $0 = $<1;
3040                         } else {
3041                                 $0 = new(binode);
3042                                 $0->op = Block;
3043                                 $0->left = $<1;
3044                                 $0->right = $<2;
3045                         }
3046                 }$
3047                 | ComplexStatement ${
3048                         if ($1 == NULL) {
3049                                 $0 = NULL;
3050                         } else {
3051                                 $0 = new(binode);
3052                                 $0->op = Block;
3053                                 $0->left = NULL;
3054                                 $0->right = $<1;
3055                         }
3056                 }$
3057
3058         $*exec
3059         ComplexStatement -> SimpleStatements Newlines ${
3060                         $0 = reorder_bilist($<SS);
3061                         }$
3062                 |  SimpleStatements ; Newlines ${
3063                         $0 = reorder_bilist($<SS);
3064                         }$
3065                 ## ComplexStatement Grammar
3066
3067         $*binode
3068         SimpleStatements -> SimpleStatements ; SimpleStatement ${
3069                         $0 = new(binode);
3070                         $0->op = Block;
3071                         $0->left = $<1;
3072                         $0->right = $<3;
3073                         }$
3074                 | SimpleStatement ${
3075                         $0 = new(binode);
3076                         $0->op = Block;
3077                         $0->left = NULL;
3078                         $0->right = $<1;
3079                         }$
3080
3081         $TERM pass
3082         SimpleStatement -> pass ${ $0 = NULL; }$
3083                 | ERROR ${ tok_err(c, "Syntax error in statement", &$1); }$
3084                 ## SimpleStatement Grammar
3085
3086 ###### print binode cases
3087         case Block:
3088                 if (indent < 0) {
3089                         // simple statement
3090                         if (b->left == NULL)
3091                                 printf("pass");
3092                         else
3093                                 print_exec(b->left, indent, bracket);
3094                         if (b->right) {
3095                                 printf("; ");
3096                                 print_exec(b->right, indent, bracket);
3097                         }
3098                 } else {
3099                         // block, one per line
3100                         if (b->left == NULL)
3101                                 do_indent(indent, "pass\n");
3102                         else
3103                                 print_exec(b->left, indent, bracket);
3104                         if (b->right)
3105                                 print_exec(b->right, indent, bracket);
3106                 }
3107                 break;
3108
3109 ###### propagate binode cases
3110         case Block:
3111         {
3112                 /* If any statement returns something other than Tnone
3113                  * or Tbool then all such must return same type.
3114                  * As each statement may be Tnone or something else,
3115                  * we must always pass NULL (unknown) down, otherwise an incorrect
3116                  * error might occur.  We never return Tnone unless it is
3117                  * passed in.
3118                  */
3119                 struct binode *e;
3120
3121                 for (e = b; e; e = cast(binode, e->right)) {
3122                         t = propagate_types(e->left, c, ok, NULL, rules);
3123                         if ((rules & Rboolok) && t == Tbool)
3124                                 t = NULL;
3125                         if (t && t != Tnone && t != Tbool) {
3126                                 if (!type)
3127                                         type = t;
3128                                 else if (t != type)
3129                                         type_err(c, "error: expected %1%r, found %2",
3130                                                  e->left, type, rules, t);
3131                         }
3132                 }
3133                 return type;
3134         }
3135
3136 ###### interp binode cases
3137         case Block:
3138                 while (rvtype == Tnone &&
3139                        b) {
3140                         if (b->left)
3141                                 rv = interp_exec(b->left, &rvtype);
3142                         b = cast(binode, b->right);
3143                 }
3144                 break;
3145
3146 ### The Print statement
3147
3148 `print` is a simple statement that takes a comma-separated list of
3149 expressions and prints the values separated by spaces and terminated
3150 by a newline.  No control of formatting is possible.
3151
3152 `print` faces the same list-ordering issue as blocks, and uses the
3153 same solution.
3154
3155 ###### Binode types
3156         Print,
3157
3158 ##### expr precedence
3159         $TERM print ,
3160
3161 ###### SimpleStatement Grammar
3162
3163         | print ExpressionList ${
3164                 $0 = reorder_bilist($<2);
3165         }$
3166         | print ExpressionList , ${
3167                 $0 = new(binode);
3168                 $0->op = Print;
3169                 $0->right = NULL;
3170                 $0->left = $<2;
3171                 $0 = reorder_bilist($0);
3172         }$
3173         | print ${
3174                 $0 = new(binode);
3175                 $0->op = Print;
3176                 $0->right = NULL;
3177         }$
3178
3179 ###### Grammar
3180
3181         $*binode
3182         ExpressionList -> ExpressionList , Expression ${
3183                 $0 = new(binode);
3184                 $0->op = Print;
3185                 $0->left = $<1;
3186                 $0->right = $<3;
3187                 }$
3188                 | Expression ${
3189                         $0 = new(binode);
3190                         $0->op = Print;
3191                         $0->left = NULL;
3192                         $0->right = $<1;
3193                 }$
3194
3195 ###### print binode cases
3196
3197         case Print:
3198                 do_indent(indent, "print");
3199                 while (b) {
3200                         if (b->left) {
3201                                 printf(" ");
3202                                 print_exec(b->left, -1, bracket);
3203                                 if (b->right)
3204                                         printf(",");
3205                         }
3206                         b = cast(binode, b->right);
3207                 }
3208                 if (indent >= 0)
3209                         printf("\n");
3210                 break;
3211
3212 ###### propagate binode cases
3213
3214         case Print:
3215                 /* don't care but all must be consistent */
3216                 propagate_types(b->left, c, ok, NULL, Rnolabel);
3217                 propagate_types(b->right, c, ok, NULL, Rnolabel);
3218                 break;
3219
3220 ###### interp binode cases
3221
3222         case Print:
3223         {
3224                 char sep = 0;
3225                 int eol = 1;
3226                 for ( ; b; b = cast(binode, b->right))
3227                         if (b->left) {
3228                                 if (sep)
3229                                         putchar(sep);
3230                                 left = interp_exec(b->left, &ltype);
3231                                 print_value(ltype, &left);
3232                                 free_value(ltype, &left);
3233                                 if (b->right)
3234                                         sep = ' ';
3235                         } else if (sep)
3236                                 eol = 0;
3237                 ltype = Tnone;
3238                 if (eol)
3239                         printf("\n");
3240                 break;
3241         }
3242
3243 ###### Assignment statement
3244
3245 An assignment will assign a value to a variable, providing it hasn't
3246 been declared as a constant.  The analysis phase ensures that the type
3247 will be correct so the interpreter just needs to perform the
3248 calculation.  There is a form of assignment which declares a new
3249 variable as well as assigning a value.  If a name is assigned before
3250 it is declared, and error will be raised as the name is created as
3251 `Tlabel` and it is illegal to assign to such names.
3252
3253 ###### Binode types
3254         Assign,
3255         Declare,
3256
3257 ###### declare terminals
3258         $TERM =
3259
3260 ###### SimpleStatement Grammar
3261         | Variable = Expression ${
3262                         $0 = new(binode);
3263                         $0->op = Assign;
3264                         $0->left = $<1;
3265                         $0->right = $<3;
3266                 }$
3267         | VariableDecl = Expression ${
3268                         $0 = new(binode);
3269                         $0->op = Declare;
3270                         $0->left = $<1;
3271                         $0->right =$<3;
3272                 }$
3273
3274         | VariableDecl ${
3275                         if ($1->var->where_set == NULL) {
3276                                 type_err(c,
3277                                          "Variable declared with no type or value: %v",
3278                                          $1, NULL, 0, NULL);
3279                         } else {
3280                                 $0 = new(binode);
3281                                 $0->op = Declare;
3282                                 $0->left = $<1;
3283                                 $0->right = NULL;
3284                         }
3285                 }$
3286
3287 ###### print binode cases
3288
3289         case Assign:
3290                 do_indent(indent, "");
3291                 print_exec(b->left, indent, bracket);
3292                 printf(" = ");
3293                 print_exec(b->right, indent, bracket);
3294                 if (indent >= 0)
3295                         printf("\n");
3296                 break;
3297
3298         case Declare:
3299                 {
3300                 struct variable *v = cast(var, b->left)->var;
3301                 do_indent(indent, "");
3302                 print_exec(b->left, indent, bracket);
3303                 if (cast(var, b->left)->var->constant) {
3304                         if (v->where_decl == v->where_set) {
3305                                 printf("::");
3306                                 type_print(v->type, stdout);
3307                                 printf(" ");
3308                         } else
3309                                 printf(" ::");
3310                 } else {
3311                         if (v->where_decl == v->where_set) {
3312                                 printf(":");
3313                                 type_print(v->type, stdout);
3314                                 printf(" ");
3315                         } else
3316                                 printf(" :");
3317                 }
3318                 if (b->right) {
3319                         printf("= ");
3320                         print_exec(b->right, indent, bracket);
3321                 }
3322                 if (indent >= 0)
3323                         printf("\n");
3324                 }
3325                 break;
3326
3327 ###### propagate binode cases
3328
3329         case Assign:
3330         case Declare:
3331                 /* Both must match and not be labels,
3332                  * Type must support 'dup',
3333                  * For Assign, left must not be constant.
3334                  * result is Tnone
3335                  */
3336                 t = propagate_types(b->left, c, ok, NULL,
3337                                     Rnolabel | (b->op == Assign ? Rnoconstant : 0));
3338                 if (!b->right)
3339                         return Tnone;
3340
3341                 if (t) {
3342                         if (propagate_types(b->right, c, ok, t, 0) != t)
3343                                 if (b->left->type == Xvar)
3344                                         type_err(c, "info: variable '%v' was set as %1 here.",
3345                                                  cast(var, b->left)->var->where_set, t, rules, NULL);
3346                 } else {
3347                         t = propagate_types(b->right, c, ok, NULL, Rnolabel);
3348                         if (t)
3349                                 propagate_types(b->left, c, ok, t,
3350                                                 (b->op == Assign ? Rnoconstant : 0));
3351                 }
3352                 if (t && t->dup == NULL)
3353                         type_err(c, "error: cannot assign value of type %1", b, t, 0, NULL);
3354                 return Tnone;
3355
3356                 break;
3357
3358 ###### interp binode cases
3359
3360         case Assign:
3361                 lleft = linterp_exec(b->left, &ltype);
3362                 right = interp_exec(b->right, &rtype);
3363                 if (lleft) {
3364                         free_value(ltype, lleft);
3365                         dup_value(ltype, &right, lleft);
3366                         ltype = NULL;
3367                 }
3368                 break;
3369
3370         case Declare:
3371         {
3372                 struct variable *v = cast(var, b->left)->var;
3373                 if (v->merged)
3374                         v = v->merged;
3375                 free_value(v->type, v->val);
3376                 free(v->val);
3377                 if (b->right) {
3378                         right = interp_exec(b->right, &rtype);
3379                         v->val = val_alloc(v->type, &right);
3380                         rtype = Tnone;
3381                 } else {
3382                         v->val = val_alloc(v->type, NULL);
3383                 }
3384                 break;
3385         }
3386
3387 ### The `use` statement
3388
3389 The `use` statement is the last "simple" statement.  It is needed when
3390 the condition in a conditional statement is a block.  `use` works much
3391 like `return` in C, but only completes the `condition`, not the whole
3392 function.
3393
3394 ###### Binode types
3395         Use,
3396
3397 ###### expr precedence
3398         $TERM use
3399
3400 ###### SimpleStatement Grammar
3401         | use Expression ${
3402                 $0 = new_pos(binode, $1);
3403                 $0->op = Use;
3404                 $0->right = $<2;
3405                 if ($0->right->type == Xvar) {
3406                         struct var *v = cast(var, $0->right);
3407                         if (v->var->type == Tnone) {
3408                                 /* Convert this to a label */
3409                                 v->var->type = Tlabel;
3410                                 v->var->val = val_alloc(Tlabel, NULL);
3411                                 v->var->val->label = v->var->val;
3412                         }
3413                 }
3414         }$
3415
3416 ###### print binode cases
3417
3418         case Use:
3419                 do_indent(indent, "use ");
3420                 print_exec(b->right, -1, bracket);
3421                 if (indent >= 0)
3422                         printf("\n");
3423                 break;
3424
3425 ###### propagate binode cases
3426
3427         case Use:
3428                 /* result matches value */
3429                 return propagate_types(b->right, c, ok, type, 0);
3430
3431 ###### interp binode cases
3432
3433         case Use:
3434                 rv = interp_exec(b->right, &rvtype);
3435                 break;
3436
3437 ### The Conditional Statement
3438
3439 This is the biggy and currently the only complex statement.  This
3440 subsumes `if`, `while`, `do/while`, `switch`, and some parts of `for`.
3441 It is comprised of a number of parts, all of which are optional though
3442 set combinations apply.  Each part is (usually) a key word (`then` is
3443 sometimes optional) followed by either an expression or a code block,
3444 except the `casepart` which is a "key word and an expression" followed
3445 by a code block.  The code-block option is valid for all parts and,
3446 where an expression is also allowed, the code block can use the `use`
3447 statement to report a value.  If the code block does not report a value
3448 the effect is similar to reporting `True`.
3449
3450 The `else` and `case` parts, as well as `then` when combined with
3451 `if`, can contain a `use` statement which will apply to some
3452 containing conditional statement. `for` parts, `do` parts and `then`
3453 parts used with `for` can never contain a `use`, except in some
3454 subordinate conditional statement.
3455
3456 If there is a `forpart`, it is executed first, only once.
3457 If there is a `dopart`, then it is executed repeatedly providing
3458 always that the `condpart` or `cond`, if present, does not return a non-True
3459 value.  `condpart` can fail to return any value if it simply executes
3460 to completion.  This is treated the same as returning `True`.
3461
3462 If there is a `thenpart` it will be executed whenever the `condpart`
3463 or `cond` returns True (or does not return any value), but this will happen
3464 *after* `dopart` (when present).
3465
3466 If `elsepart` is present it will be executed at most once when the
3467 condition returns `False` or some value that isn't `True` and isn't
3468 matched by any `casepart`.  If there are any `casepart`s, they will be
3469 executed when the condition returns a matching value.
3470
3471 The particular sorts of values allowed in case parts has not yet been
3472 determined in the language design, so nothing is prohibited.
3473
3474 The various blocks in this complex statement potentially provide scope
3475 for variables as described earlier.  Each such block must include the
3476 "OpenScope" nonterminal before parsing the block, and must call
3477 `var_block_close()` when closing the block.
3478
3479 The code following "`if`", "`switch`" and "`for`" does not get its own
3480 scope, but is in a scope covering the whole statement, so names
3481 declared there cannot be redeclared elsewhere.  Similarly the
3482 condition following "`while`" is in a scope the covers the body
3483 ("`do`" part) of the loop, and which does not allow conditional scope
3484 extension.  Code following "`then`" (both looping and non-looping),
3485 "`else`" and "`case`" each get their own local scope.
3486
3487 The type requirements on the code block in a `whilepart` are quite
3488 unusal.  It is allowed to return a value of some identifiable type, in
3489 which case the loop aborts and an appropriate `casepart` is run, or it
3490 can return a Boolean, in which case the loop either continues to the
3491 `dopart` (on `True`) or aborts and runs the `elsepart` (on `False`).
3492 This is different both from the `ifpart` code block which is expected to
3493 return a Boolean, or the `switchpart` code block which is expected to
3494 return the same type as the casepart values.  The correct analysis of
3495 the type of the `whilepart` code block is the reason for the
3496 `Rboolok` flag which is passed to `propagate_types()`.
3497
3498 The `cond_statement` cannot fit into a `binode` so a new `exec` is
3499 defined.
3500
3501 ###### exec type
3502         Xcond_statement,
3503
3504 ###### ast
3505         struct casepart {
3506                 struct exec *value;
3507                 struct exec *action;
3508                 struct casepart *next;
3509         };
3510         struct cond_statement {
3511                 struct exec;
3512                 struct exec *forpart, *condpart, *dopart, *thenpart, *elsepart;
3513                 struct casepart *casepart;
3514         };
3515
3516 ###### ast functions
3517
3518         static void free_casepart(struct casepart *cp)
3519         {
3520                 while (cp) {
3521                         struct casepart *t;
3522                         free_exec(cp->value);
3523                         free_exec(cp->action);
3524                         t = cp->next;
3525                         free(cp);
3526                         cp = t;
3527                 }
3528         }
3529
3530         static void free_cond_statement(struct cond_statement *s)
3531         {
3532                 if (!s)
3533                         return;
3534                 free_exec(s->forpart);
3535                 free_exec(s->condpart);
3536                 free_exec(s->dopart);
3537                 free_exec(s->thenpart);
3538                 free_exec(s->elsepart);
3539                 free_casepart(s->casepart);
3540                 free(s);
3541         }
3542
3543 ###### free exec cases
3544         case Xcond_statement: free_cond_statement(cast(cond_statement, e)); break;
3545
3546 ###### ComplexStatement Grammar
3547         | CondStatement ${ $0 = $<1; }$
3548
3549 ###### expr precedence
3550         $TERM for then while do
3551         $TERM else
3552         $TERM switch case
3553
3554 ###### Grammar
3555
3556         $*cond_statement
3557         // A CondStatement must end with EOL, as does CondSuffix and
3558         // IfSuffix.
3559         // ForPart, ThenPart, SwitchPart, CasePart are non-empty and
3560         // may or may not end with EOL
3561         // WhilePart and IfPart include an appropriate Suffix
3562
3563
3564         // Both ForPart and Whilepart open scopes, and CondSuffix only
3565         // closes one - so in the first branch here we have another to close.
3566         CondStatement -> ForPart OptNL ThenPart OptNL WhilePart CondSuffix ${
3567                         $0 = $<CS;
3568                         $0->forpart = $<FP;
3569                         $0->thenpart = $<TP;
3570                         $0->condpart = $WP.condpart; $WP.condpart = NULL;
3571                         $0->dopart = $WP.dopart; $WP.dopart = NULL;
3572                         var_block_close(c, CloseSequential);
3573                         }$
3574                 | ForPart OptNL WhilePart CondSuffix ${
3575                         $0 = $<CS;
3576                         $0->forpart = $<FP;
3577                         $0->condpart = $WP.condpart; $WP.condpart = NULL;
3578                         $0->dopart = $WP.dopart; $WP.dopart = NULL;
3579                         var_block_close(c, CloseSequential);
3580                         }$
3581                 | WhilePart CondSuffix ${
3582                         $0 = $<CS;
3583                         $0->condpart = $WP.condpart; $WP.condpart = NULL;
3584                         $0->dopart = $WP.dopart; $WP.dopart = NULL;
3585                         }$
3586                 | SwitchPart OptNL CasePart CondSuffix ${
3587                         $0 = $<CS;
3588                         $0->condpart = $<SP;
3589                         $CP->next = $0->casepart;
3590                         $0->casepart = $<CP;
3591                         }$
3592                 | SwitchPart : IN OptNL CasePart CondSuffix OUT Newlines ${
3593                         $0 = $<CS;
3594                         $0->condpart = $<SP;
3595                         $CP->next = $0->casepart;
3596                         $0->casepart = $<CP;
3597                         }$
3598                 | IfPart IfSuffix ${
3599                         $0 = $<IS;
3600                         $0->condpart = $IP.condpart; $IP.condpart = NULL;
3601                         $0->thenpart = $IP.thenpart; $IP.thenpart = NULL;
3602                         // This is where we close an "if" statement
3603                         var_block_close(c, CloseSequential);
3604                         }$
3605
3606         CondSuffix -> IfSuffix ${
3607                         $0 = $<1;
3608                         // This is where we close scope of the whole
3609                         // "for" or "while" statement
3610                         var_block_close(c, CloseSequential);
3611                 }$
3612                 | Newlines CasePart CondSuffix ${
3613                         $0 = $<CS;
3614                         $CP->next = $0->casepart;
3615                         $0->casepart = $<CP;
3616                 }$
3617                 | CasePart CondSuffix ${
3618                         $0 = $<CS;
3619                         $CP->next = $0->casepart;
3620                         $0->casepart = $<CP;
3621                 }$
3622
3623         IfSuffix -> Newlines ${ $0 = new(cond_statement); }$
3624                 | Newlines ElsePart ${ $0 = $<EP; }$
3625                 | ElsePart ${$0 = $<EP; }$
3626
3627         ElsePart -> else OpenBlock Newlines ${
3628                         $0 = new(cond_statement);
3629                         $0->elsepart = $<OB;
3630                         var_block_close(c, CloseElse);
3631                 }$
3632                 | else OpenScope CondStatement ${
3633                         $0 = new(cond_statement);
3634                         $0->elsepart = $<CS;
3635                         var_block_close(c, CloseElse);
3636                 }$
3637
3638         $*casepart
3639         CasePart -> case Expression OpenScope ColonBlock ${
3640                         $0 = calloc(1,sizeof(struct casepart));
3641                         $0->value = $<Ex;
3642                         $0->action = $<Bl;
3643                         var_block_close(c, CloseParallel);
3644                 }$
3645
3646         $*exec
3647         // These scopes are closed in CondSuffix
3648         ForPart -> for OpenBlock ${
3649                         $0 = $<Bl;
3650                 }$
3651
3652         ThenPart -> then OpenBlock ${
3653                         $0 = $<OB;
3654                         var_block_close(c, CloseSequential);
3655                 }$
3656
3657         $cond_statement
3658         // This scope is closed in CondSuffix
3659         WhilePart -> while UseBlock OptNL do Block ${
3660                         $0.condpart = $<UB;
3661                         $0.dopart = $<Bl;
3662                 }$
3663                 | while OpenScope Expression ColonBlock ${
3664                         $0.condpart = $<Exp;
3665                         $0.dopart = $<Bl;
3666                 }$
3667
3668         IfPart -> if UseBlock OptNL then OpenBlock ClosePara ${
3669                         $0.condpart = $<UB;
3670                         $0.thenpart = $<Bl;
3671                 }$
3672                 | if OpenScope Expression OpenScope ColonBlock ClosePara ${
3673                         $0.condpart = $<Ex;
3674                         $0.thenpart = $<Bl;
3675                 }$
3676                 | if OpenScope Expression OpenScope OptNL then Block ClosePara ${
3677                         $0.condpart = $<Ex;
3678                         $0.thenpart = $<Bl;
3679                 }$
3680
3681         $*exec
3682         // This scope is closed in CondSuffix
3683         SwitchPart -> switch OpenScope Expression ${
3684                         $0 = $<Ex;
3685                 }$
3686                 | switch UseBlock ${
3687                         $0 = $<Bl;
3688                 }$
3689
3690 ###### print exec cases
3691
3692         case Xcond_statement:
3693         {
3694                 struct cond_statement *cs = cast(cond_statement, e);
3695                 struct casepart *cp;
3696                 if (cs->forpart) {
3697                         do_indent(indent, "for");
3698                         if (bracket) printf(" {\n"); else printf("\n");
3699                         print_exec(cs->forpart, indent+1, bracket);
3700                         if (cs->thenpart) {
3701                                 if (bracket)
3702                                         do_indent(indent, "} then {\n");
3703                                 else
3704                                         do_indent(indent, "then\n");
3705                                 print_exec(cs->thenpart, indent+1, bracket);
3706                         }
3707                         if (bracket) do_indent(indent, "}\n");
3708                 }
3709                 if (cs->dopart) {
3710                         // a loop
3711                         if (cs->condpart && cs->condpart->type == Xbinode &&
3712                             cast(binode, cs->condpart)->op == Block) {
3713                                 if (bracket)
3714                                         do_indent(indent, "while {\n");
3715                                 else
3716                                         do_indent(indent, "while\n");
3717                                 print_exec(cs->condpart, indent+1, bracket);
3718                                 if (bracket)
3719                                         do_indent(indent, "} do {\n");
3720                                 else
3721                                         do_indent(indent, "do\n");
3722                                 print_exec(cs->dopart, indent+1, bracket);
3723                                 if (bracket)
3724                                         do_indent(indent, "}\n");
3725                         } else {
3726                                 do_indent(indent, "while ");
3727                                 print_exec(cs->condpart, 0, bracket);
3728                                 if (bracket)
3729                                         printf(" {\n");
3730                                 else
3731                                         printf(":\n");
3732                                 print_exec(cs->dopart, indent+1, bracket);
3733                                 if (bracket)
3734                                         do_indent(indent, "}\n");
3735                         }
3736                 } else {
3737                         // a condition
3738                         if (cs->casepart)
3739                                 do_indent(indent, "switch");
3740                         else
3741                                 do_indent(indent, "if");
3742                         if (cs->condpart && cs->condpart->type == Xbinode &&
3743                             cast(binode, cs->condpart)->op == Block) {
3744                                 if (bracket)
3745                                         printf(" {\n");
3746                                 else
3747                                         printf(":\n");
3748                                 print_exec(cs->condpart, indent+1, bracket);
3749                                 if (bracket)
3750                                         do_indent(indent, "}\n");
3751                                 if (cs->thenpart) {
3752                                         do_indent(indent, "then:\n");
3753                                         print_exec(cs->thenpart, indent+1, bracket);
3754                                 }
3755                         } else {
3756                                 printf(" ");
3757                                 print_exec(cs->condpart, 0, bracket);
3758                                 if (cs->thenpart) {
3759                                         if (bracket)
3760                                                 printf(" {\n");
3761                                         else
3762                                                 printf(":\n");
3763                                         print_exec(cs->thenpart, indent+1, bracket);
3764                                         if (bracket)
3765                                                 do_indent(indent, "}\n");
3766                                 } else
3767                                         printf("\n");
3768                         }
3769                 }
3770                 for (cp = cs->casepart; cp; cp = cp->next) {
3771                         do_indent(indent, "case ");
3772                         print_exec(cp->value, -1, 0);
3773                         if (bracket)
3774                                 printf(" {\n");
3775                         else
3776                                 printf(":\n");
3777                         print_exec(cp->action, indent+1, bracket);
3778                         if (bracket)
3779                                 do_indent(indent, "}\n");
3780                 }
3781                 if (cs->elsepart) {
3782                         do_indent(indent, "else");
3783                         if (bracket)
3784                                 printf(" {\n");
3785                         else
3786                                 printf("\n");
3787                         print_exec(cs->elsepart, indent+1, bracket);
3788                         if (bracket)
3789                                 do_indent(indent, "}\n");
3790                 }
3791                 break;
3792         }
3793
3794 ###### propagate exec cases
3795         case Xcond_statement:
3796         {
3797                 // forpart and dopart must return Tnone
3798                 // thenpart must return Tnone if there is a dopart,
3799                 // otherwise it is like elsepart.
3800                 // condpart must:
3801                 //    be bool if there is no casepart
3802                 //    match casepart->values if there is a switchpart
3803                 //    either be bool or match casepart->value if there
3804                 //             is a whilepart
3805                 // elsepart and casepart->action must match the return type
3806                 //   expected of this statement.
3807                 struct cond_statement *cs = cast(cond_statement, prog);
3808                 struct casepart *cp;
3809
3810                 t = propagate_types(cs->forpart, c, ok, Tnone, 0);
3811                 if (!type_compat(Tnone, t, 0))
3812                         *ok = 0;
3813                 t = propagate_types(cs->dopart, c, ok, Tnone, 0);
3814                 if (!type_compat(Tnone, t, 0))
3815                         *ok = 0;
3816                 if (cs->dopart) {
3817                         t = propagate_types(cs->thenpart, c, ok, Tnone, 0);
3818                         if (!type_compat(Tnone, t, 0))
3819                                 *ok = 0;
3820                 }
3821                 if (cs->casepart == NULL)
3822                         propagate_types(cs->condpart, c, ok, Tbool, 0);
3823                 else {
3824                         /* Condpart must match case values, with bool permitted */
3825                         t = NULL;
3826                         for (cp = cs->casepart;
3827                              cp && !t; cp = cp->next)
3828                                 t = propagate_types(cp->value, c, ok, NULL, 0);
3829                         if (!t && cs->condpart)
3830                                 t = propagate_types(cs->condpart, c, ok, NULL, Rboolok);
3831                         // Now we have a type (I hope) push it down
3832                         if (t) {
3833                                 for (cp = cs->casepart; cp; cp = cp->next)
3834                                         propagate_types(cp->value, c, ok, t, 0);
3835                                 propagate_types(cs->condpart, c, ok, t, Rboolok);
3836                         }
3837                 }
3838                 // (if)then, else, and case parts must return expected type.
3839                 if (!cs->dopart && !type)
3840                         type = propagate_types(cs->thenpart, c, ok, NULL, rules);
3841                 if (!type)
3842                         type = propagate_types(cs->elsepart, c, ok, NULL, rules);
3843                 for (cp = cs->casepart;
3844                      cp && !type;
3845                      cp = cp->next)
3846                         type = propagate_types(cp->action, c, ok, NULL, rules);
3847                 if (type) {
3848                         if (!cs->dopart)
3849                                 propagate_types(cs->thenpart, c, ok, type, rules);
3850                         propagate_types(cs->elsepart, c, ok, type, rules);
3851                         for (cp = cs->casepart; cp ; cp = cp->next)
3852                                 propagate_types(cp->action, c, ok, type, rules);
3853                         return type;
3854                 } else
3855                         return NULL;
3856         }
3857
3858 ###### interp exec cases
3859         case Xcond_statement:
3860         {
3861                 struct value v, cnd;
3862                 struct type *vtype, *cndtype;
3863                 struct casepart *cp;
3864                 struct cond_statement *c = cast(cond_statement, e);
3865
3866                 if (c->forpart)
3867                         interp_exec(c->forpart, NULL);
3868                 do {
3869                         if (c->condpart)
3870                                 cnd = interp_exec(c->condpart, &cndtype);
3871                         else
3872                                 cndtype = Tnone;
3873                         if (!(cndtype == Tnone ||
3874                               (cndtype == Tbool && cnd.bool != 0)))
3875                                 break;
3876                         // cnd is Tnone or Tbool, doesn't need to be freed
3877                         if (c->dopart)
3878                                 interp_exec(c->dopart, NULL);
3879
3880                         if (c->thenpart) {
3881                                 rv = interp_exec(c->thenpart, &rvtype);
3882                                 if (rvtype != Tnone || !c->dopart)
3883                                         goto Xcond_done;
3884                                 free_value(rvtype, &rv);
3885                                 rvtype = Tnone;
3886                         }
3887                 } while (c->dopart);
3888
3889                 for (cp = c->casepart; cp; cp = cp->next) {
3890                         v = interp_exec(cp->value, &vtype);
3891                         if (value_cmp(cndtype, vtype, &v, &cnd) == 0) {
3892                                 free_value(vtype, &v);
3893                                 free_value(cndtype, &cnd);
3894                                 rv = interp_exec(cp->action, &rvtype);
3895                                 goto Xcond_done;
3896                         }
3897                         free_value(vtype, &v);
3898                 }
3899                 free_value(cndtype, &cnd);
3900                 if (c->elsepart)
3901                         rv = interp_exec(c->elsepart, &rvtype);
3902                 else
3903                         rvtype = Tnone;
3904         Xcond_done:
3905                 break;
3906         }
3907
3908 ### Top level structure
3909
3910 All the language elements so far can be used in various places.  Now
3911 it is time to clarify what those places are.
3912
3913 At the top level of a file there will be a number of declarations.
3914 Many of the things that can be declared haven't been described yet,
3915 such as functions, procedures, imports, and probably more.
3916 For now there are two sorts of things that can appear at the top
3917 level.  They are predefined constants, `struct` types, and the main
3918 program.  While the syntax will allow the main program to appear
3919 multiple times, that will trigger an error if it is actually attempted.
3920
3921 The various declarations do not return anything.  They store the
3922 various declarations in the parse context.
3923
3924 ###### Parser: grammar
3925
3926         $void
3927         Ocean -> OptNL DeclarationList
3928
3929         ## declare terminals
3930
3931         OptNL ->
3932                 | OptNL NEWLINE
3933         Newlines -> NEWLINE
3934                 | Newlines NEWLINE
3935
3936         DeclarationList -> Declaration
3937                 | DeclarationList Declaration
3938
3939         Declaration -> ERROR Newlines ${
3940                         tok_err(c,
3941                                 "error: unhandled parse error", &$1);
3942                 }$
3943                 | DeclareConstant
3944                 | DeclareProgram
3945                 | DeclareStruct
3946
3947         ## top level grammar
3948
3949 ### The `const` section
3950
3951 As well as being defined in with the code that uses them, constants
3952 can be declared at the top level.  These have full-file scope, so they
3953 are always `InScope`.  The value of a top level constant can be given
3954 as an expression, and this is evaluated immediately rather than in the
3955 later interpretation stage.  Once we add functions to the language, we
3956 will need rules concern which, if any, can be used to define a top
3957 level constant.
3958
3959 Constants are defined in a section that starts with the reserved word
3960 `const` and then has a block with a list of assignment statements.
3961 For syntactic consistency, these must use the double-colon syntax to
3962 make it clear that they are constants.  Type can also be given: if
3963 not, the type will be determined during analysis, as with other
3964 constants.
3965
3966 As the types constants are inserted at the head of a list, printing
3967 them in the same order that they were read is not straight forward.
3968 We take a quadratic approach here and count the number of constants
3969 (variables of depth 0), then count down from there, each time
3970 searching through for the Nth constant for decreasing N.
3971
3972 ###### top level grammar
3973
3974         $TERM const
3975
3976         DeclareConstant -> const { IN OptNL ConstList OUT OptNL } Newlines
3977                 | const { SimpleConstList } Newlines
3978                 | const IN OptNL ConstList OUT Newlines
3979                 | const SimpleConstList Newlines
3980
3981         ConstList -> ConstList SimpleConstLine
3982                 | SimpleConstLine
3983         SimpleConstList -> SimpleConstList ; Const
3984                 | Const
3985                 | SimpleConstList ;
3986         SimpleConstLine -> SimpleConstList Newlines
3987                 | ERROR Newlines ${ tok_err(c, "Syntax error in constant", &$1); }$
3988
3989         $*type
3990         CType -> Type   ${ $0 = $<1; }$
3991                 |       ${ $0 = NULL; }$
3992         $void
3993         Const -> IDENTIFIER :: CType = Expression ${ {
3994                 int ok;
3995                 struct variable *v;
3996
3997                 v = var_decl(c, $1.txt);
3998                 if (v) {
3999                         struct var *var = new_pos(var, $1);
4000                         v->where_decl = var;
4001                         v->where_set = var;
4002                         var->var = v;
4003                         v->constant = 1;
4004                 } else {
4005                         v = var_ref(c, $1.txt);
4006                         tok_err(c, "error: name already declared", &$1);
4007                         type_err(c, "info: this is where '%v' was first declared",
4008                                  v->where_decl, NULL, 0, NULL);
4009                 }
4010                 do {
4011                         ok = 1;
4012                         propagate_types($5, c, &ok, $3, 0);
4013                 } while (ok == 2);
4014                 if (!ok)
4015                         c->parse_error = 1;
4016                 else if (v) {
4017                         struct value res = interp_exec($5, &v->type);
4018                         v->val = val_alloc(v->type, &res);
4019                 }
4020         } }$
4021
4022 ###### print const decls
4023         {
4024                 struct variable *v;
4025                 int target = -1;
4026
4027                 while (target != 0) {
4028                         int i = 0;
4029                         for (v = context.in_scope; v; v=v->in_scope)
4030                                 if (v->depth == 0) {
4031                                         i += 1;
4032                                         if (i == target)
4033                                                 break;
4034                                 }
4035
4036                         if (target == -1) {
4037                                 if (i)
4038                                         printf("const\n");
4039                                 target = i;
4040                         } else {
4041                                 printf("    %.*s :: ", v->name->name.len, v->name->name.txt);
4042                                 type_print(v->type, stdout);
4043                                 printf(" = ");
4044                                 if (v->type == Tstr)
4045                                         printf("\"");
4046                                 print_value(v->type, v->val);
4047                                 if (v->type == Tstr)
4048                                         printf("\"");
4049                                 printf("\n");
4050                                 target -= 1;
4051                         }
4052                 }
4053         }
4054
4055 ### Finally the whole program.
4056
4057 Somewhat reminiscent of Pascal a (current) Ocean program starts with
4058 the keyword "program" and a list of variable names which are assigned
4059 values from command line arguments.  Following this is a `block` which
4060 is the code to execute.  Unlike Pascal, constants and other
4061 declarations come *before* the program.
4062
4063 As this is the top level, several things are handled a bit
4064 differently.
4065 The whole program is not interpreted by `interp_exec` as that isn't
4066 passed the argument list which the program requires.  Similarly type
4067 analysis is a bit more interesting at this level.
4068
4069 ###### Binode types
4070         Program,
4071
4072 ###### top level grammar
4073
4074         DeclareProgram -> Program ${ {
4075                 if (c->prog)
4076                         type_err(c, "Program defined a second time",
4077                                  $1, NULL, 0, NULL);
4078                 else
4079                         c->prog = $<1;
4080         } }$
4081
4082         $TERM program
4083
4084         $*binode
4085         Program -> program OpenScope Varlist ColonBlock Newlines ${
4086                 $0 = new(binode);
4087                 $0->op = Program;
4088                 $0->left = reorder_bilist($<Vl);
4089                 $0->right = $<Bl;
4090                 var_block_close(c, CloseSequential);
4091                 if (c->scope_stack && !c->parse_error) abort();
4092                 }$
4093
4094         Varlist -> Varlist ArgDecl ${
4095                         $0 = new(binode);
4096                         $0->op = Program;
4097                         $0->left = $<1;
4098                         $0->right = $<2;
4099                 }$
4100                 | ${ $0 = NULL; }$
4101
4102         $*var
4103         ArgDecl -> IDENTIFIER ${ {
4104                 struct variable *v = var_decl(c, $1.txt);
4105                 $0 = new(var);
4106                 $0->var = v;
4107         } }$
4108
4109         ## Grammar
4110
4111 ###### print binode cases
4112         case Program:
4113                 do_indent(indent, "program");
4114                 for (b2 = cast(binode, b->left); b2; b2 = cast(binode, b2->right)) {
4115                         printf(" ");
4116                         print_exec(b2->left, 0, 0);
4117                 }
4118                 if (bracket)
4119                         printf(" {\n");
4120                 else
4121                         printf(":\n");
4122                 print_exec(b->right, indent+1, bracket);
4123                 if (bracket)
4124                         do_indent(indent, "}\n");
4125                 break;
4126
4127 ###### propagate binode cases
4128         case Program: abort();          // NOTEST
4129
4130 ###### core functions
4131
4132         static int analyse_prog(struct exec *prog, struct parse_context *c)
4133         {
4134                 struct binode *b = cast(binode, prog);
4135                 int ok = 1;
4136
4137                 if (!b)
4138                         return 0;       // NOTEST
4139                 do {
4140                         ok = 1;
4141                         propagate_types(b->right, c, &ok, Tnone, 0);
4142                 } while (ok == 2);
4143                 if (!ok)
4144                         return 0;
4145
4146                 for (b = cast(binode, b->left); b; b = cast(binode, b->right)) {
4147                         struct var *v = cast(var, b->left);
4148                         if (!v->var->type) {
4149                                 v->var->where_set = b;
4150                                 v->var->type = Tstr;
4151                                 v->var->val = NULL;
4152                         }
4153                 }
4154                 b = cast(binode, prog);
4155                 do {
4156                         ok = 1;
4157                         propagate_types(b->right, c, &ok, Tnone, 0);
4158                 } while (ok == 2);
4159                 if (!ok)
4160                         return 0;
4161
4162                 /* Make sure everything is still consistent */
4163                 propagate_types(b->right, c, &ok, Tnone, 0);
4164                 return !!ok;
4165         }
4166
4167         static void interp_prog(struct exec *prog, char **argv)
4168         {
4169                 struct binode *p = cast(binode, prog);
4170                 struct binode *al;
4171                 struct value v;
4172                 struct type *vtype;
4173
4174                 if (!prog)
4175                         return;         // NOTEST
4176                 al = cast(binode, p->left);
4177                 while (al) {
4178                         struct var *v = cast(var, al->left);
4179                         struct value *vl = v->var->val;
4180
4181                         if (argv[0] == NULL) {
4182                                 printf("Not enough args\n");
4183                                 exit(1);
4184                         }
4185                         al = cast(binode, al->right);
4186                         if (vl)
4187                                 free_value(v->var->type, vl);
4188                         if (!vl) {
4189                                 vl = val_alloc(v->var->type, NULL);
4190                                 v->var->val = vl;
4191                         }
4192                         free_value(v->var->type, vl);
4193                         vl->str.len = strlen(argv[0]);
4194                         vl->str.txt = malloc(vl->str.len);
4195                         memcpy(vl->str.txt, argv[0], vl->str.len);
4196                         argv++;
4197                 }
4198                 v = interp_exec(p->right, &vtype);
4199                 free_value(vtype, &v);
4200         }
4201
4202 ###### interp binode cases
4203         case Program: abort();  // NOTEST
4204
4205 ## And now to test it out.
4206
4207 Having a language requires having a "hello world" program.  I'll
4208 provide a little more than that: a program that prints "Hello world"
4209 finds the GCD of two numbers, prints the first few elements of
4210 Fibonacci, performs a binary search for a number, and a few other
4211 things which will likely grow as the languages grows.
4212
4213 ###### File: oceani.mk
4214         demos :: sayhello
4215         sayhello : oceani
4216                 @echo "===== DEMO ====="
4217                 ./oceani --section "demo: hello" oceani.mdc 55 33
4218
4219 ###### demo: hello
4220
4221         const
4222                 pi ::= 3.141_592_6
4223                 four ::= 2 + 2 ; five ::= 10/2
4224         const pie ::= "I like Pie";
4225                 cake ::= "The cake is"
4226                   ++ " a lie"
4227
4228         struct fred
4229                 size:[four]number
4230                 name:string
4231                 alive:Boolean
4232
4233         program Astr Bstr:
4234                 print "Hello World, what lovely oceans you have!"
4235                 print "Are there", five, "?"
4236                 print pi, pie, "but", cake
4237
4238                 A := $Astr; B := $Bstr
4239
4240                 /* When a variable is defined in both branches of an 'if',
4241                  * and used afterwards, the variables are merged.
4242                  */
4243                 if A > B:
4244                         bigger := "yes"
4245                 else
4246                         bigger := "no"
4247                 print "Is", A, "bigger than", B,"? ", bigger
4248                 /* If a variable is not used after the 'if', no
4249                  * merge happens, so types can be different
4250                  */
4251                 if A > B * 2:
4252                         double:string = "yes"
4253                         print A, "is more than twice", B, "?", double
4254                 else
4255                         double := B*2
4256                         print "double", B, "is", double
4257
4258                 a : number
4259                 a = A;
4260                 b:number = B
4261                 if a > 0 and then b > 0:
4262                         while a != b:
4263                                 if a < b:
4264                                         b = b - a
4265                                 else
4266                                         a = a - b
4267                         print "GCD of", A, "and", B,"is", a
4268                 else if a <= 0:
4269                         print a, "is not positive, cannot calculate GCD"
4270                 else
4271                         print b, "is not positive, cannot calculate GCD"
4272
4273                 for
4274                         togo := 10
4275                         f1 := 1; f2 := 1
4276                         print "Fibonacci:", f1,f2,
4277                 then togo = togo - 1
4278                 while togo > 0:
4279                         f3 := f1 + f2
4280                         print "", f3,
4281                         f1 = f2
4282                         f2 = f3
4283                 print ""
4284
4285                 /* Binary search... */
4286                 for
4287                         lo:= 0; hi := 100
4288                         target := 77
4289                 while
4290                         mid := (lo + hi) / 2
4291                         if mid == target:
4292                                 use Found
4293                         if mid < target:
4294                                 lo = mid
4295                         else
4296                                 hi = mid
4297                         if hi - lo < 1:
4298                                 use GiveUp
4299                         use True
4300                 do pass
4301                 case Found:
4302                         print "Yay, I found", target
4303                 case GiveUp:
4304                         print "Closest I found was", mid
4305
4306                 size::= 10
4307                 list:[size]number
4308                 list[0] = 1234
4309                 // "middle square" PRNG.  Not particularly good, but one my
4310                 // Dad taught me - the first one I ever heard of.
4311                 for i:=1; then i = i + 1; while i < size:
4312                         n := list[i-1] * list[i-1]
4313                         list[i] = (n / 100) % 10 000
4314
4315                 print "Before sort:",
4316                 for i:=0; then i = i + 1; while i < size:
4317                         print "", list[i],
4318                 print
4319
4320                 for i := 1; then i=i+1; while i < size:
4321                         for j:=i-1; then j=j-1; while j >= 0:
4322                                 if list[j] > list[j+1]:
4323                                         t:= list[j]
4324                                         list[j] = list[j+1]
4325                                         list[j+1] = t
4326                 print " After sort:",
4327                 for i:=0; then i = i + 1; while i < size:
4328                         print "", list[i],
4329                 print
4330
4331                 if 1 == 2 then print "yes"; else print "no"
4332
4333                 bob:fred
4334                 bob.name = "Hello"
4335                 bob.alive = (bob.name == "Hello")
4336                 print "bob", "is" if  bob.alive else "isn't", "alive"