jonesforth.S.3

   1 /* A minimal FORTH interpreter for Linux / i386 systems. -*- asm -*-
   2  * By Richard W.M. Jones <rich@annexia.org>
   3  *
   4  * gcc -m32 -nostdlib -static -Wl,-Ttext,0 -o jonesforth jonesforth.S
   5  */
   6
   7 #include <asm-i386/unistd.h>
   8
   9 /* NEXT macro. */
  10         .macro NEXT
  11         lodsl
  12         jmp *(%eax)
  13         .endm
  14
  15 /* ELF entry point. */
  16         .text
  17         .globl _start
  18 _start:
  19         cld
  20         mov $return_stack,%ebp  // Initialise the return stack.
  21
  22         mov $cold_start,%esi    // Initialise interpreter.
  23         NEXT                    // Run interpreter!
  24
  25         .section .rodata
  26 cold_start:                     // High-level code without a codeword.
  27         .int COLD
  28
  29 /* DOCOL - the interpreter! */
  30         .text
  31 DOCOL:
  32         lea -4(%ebp),%ebp       // push %esi on to the return stack
  33         movl %esi,(%ebp)
  34
  35         addl $4,%eax            // %eax points to codeword, so make
  36         movl %eax,%esi          // %esi point to first data word
  37         NEXT
  38
  39
  40
  41 /*----------------------------------------------------------------------
  42  * Fixed sized buffers for everything.
  43  */
  44         .bss
  45
  46 /* FORTH return stack. */
  47 #define RETURN_STACK_SIZE 8192
  48         .align 4096
  49         .space RETURN_STACK_SIZE
  50 return_stack:
  51
  52 /* Space for user-defined words. */
  53 #define USER_DEFS_SIZE 16384
  54         .align 4096
  55 user_defs_start:
  56         .space USER_DEFS_SIZE
  57
  58
  59
  60
  61
  62
  63 /*----------------------------------------------------------------------
  64  * Built-in words defined the long way.
  65  */
  66 #define F_IMMED 0x80
  67 #define F_HIDDEN 0x40
  68
  69         // Store the chain of links.
  70         .set link,0
  71
  72         .macro defcode name, namelen, flags=0, label
  73         .section .rodata
  74 N_\label :
  75         .align 4
  76         .byte \flags+\namelen   // flags + length byte
  77         .ascii "\name"          // the name
  78         .align 4
  79         .int link               // link
  80         .set link,N_\label
  81 \label :
  82         .int 1f                 // codeword
  83         .text
  84 1:                              // assembler code follows
  85         .endm
  86
  87         .macro defword name, namelen, flags=0, label
  88         .section .rodata
  89 N_\label :
  90         .align 4
  91         .byte \flags+\namelen   // flags + length byte
  92         .ascii "\name"          // the name
  93         .align 4
  94         .int link               // link
  95         .set link,N_\label
  96 \label :
  97         .int DOCOL              // codeword - the interpreter
  98         // list of word pointers follow
  99         .endm
 100
 101         defword "COLD",4,,COLD
 102         .int KEY,KEY,SWAP,ECHO,ECHO,RDROP,COLD
 103
 104         defcode "DUP",3,,DUP
 105         pop %eax                // duplicate top of stack
 106         push %eax
 107         push %eax
 108         NEXT
 109
 110         defcode "DROP",3,,DROP
 111         pop %eax                // drop top of stack
 112         NEXT
 113
 114         defcode "SWAP",4,,SWAP
 115         pop %eax                // swap top of stack
 116         pop %ebx
 117         push %eax
 118         push %ebx
 119         NEXT
 120
 121         defcode "KEY",3,,KEY
 122         mov (currkey),%ebx
 123         cmp (bufftop),%ebx
 124         jge 1f
 125         xor %eax,%eax
 126         mov (%ebx),%al
 127         push %eax
 128         inc %ebx
 129         mov %ebx,(currkey)
 130         NEXT
 131 1:
 132         mov $0,%ebx             // out of input, exit (0)
 133         mov $__NR_exit,%eax
 134         int $0x80
 135
 136         defcode "ECHO",4,,ECHO
 137         mov $1,%ebx             // 1st param: stdout
 138
 139         // write needs the address of the byte to write
 140         pop %eax
 141         mov %al,(2f)
 142         mov $2f,%ecx            // 2nd param: address
 143
 144         mov $1,%edx             // 3rd param: nbytes = 1
 145
 146         mov $__NR_write,%eax    // write syscall
 147         int $0x80
 148
 149         NEXT
 150
 151         .bss
 152 2:      .space 1                // scratch used by ECHO
 153
 154         defcode "RDROP",5,,RDROP
 155         lea 4(%ebp),%ebp        // pop the return stack
 156         NEXT
 157
 158 #if 0
 159         defcode "R>",2,,FROMR
 160
 161         defcode ">R",2,,TOR
 162
 163         defcode ":",1,,COLON
 164         call nextword           // get next word, the procedure name
 165         // The next word is returned in %ebx and has length %ecx bytes.
 166
 167         // Save the current value of VOCAB.
 168         mov v_vocab,%eax
 169         push %eax
 170
 171         // Change VOCAB to point to our new word's header (at LATEST).
 172         mov v_latest,%edi
 173         mov %edi,v_vocab
 174
 175         // We'll start by writing the word's header at LATEST; the header
 176         // is just length byte, the word itself, link pointer.
 177         mov %ecx,(%edi)         // Length byte
 178         inc %edi
 179         mov %ebx,%esi           // Copy the string.
 180         rep movsb
 181         // Round up to the next multiple of 4 so that the link pointer
 182         // is aligned.
 183         or $3,%edi
 184         inc %edi
 185         pop %eax                // Link pointer, points to old VOCAB.
 186         mov %eax,(%edi)
 187         add $4,%edi
 188         // Write the codeword, which for user-defined words is always a
 189         // pointer to the FORTH indirect threaded interpreter.
 190         movl $DOCOL,(%edi)
 191         add $4,%edi
 192
 193         // Finally, update LATEST.  As we go along compiling, we'll be
 194         // writing compiled codewords to the LATEST pointer (and moving
 195         // it along each time).
 196         mov %edi,v_latest
 197
 198         movl $1,v_state         // go into compiling mode
 199         ret
 200
 201         defcode ";",1,F_IMMED,SEMICOLON
 202         // XXX
 203
 204 #endif
 205
 206         defcode SYSEXIT,7,,SYSEXIT
 207         pop %ebx
 208         mov $__NR_exit,%eax
 209         int $0x80
 210
 211 /*----------------------------------------------------------------------
 212  * Variables containing the interpreter's state.
 213  */
 214         .data
 215
 216         .align 4
 217 v_state:
 218         .int 0          // 0 = immediate, 1 = compiling
 219 v_vocab:
 220         .int N_SYSEXIT  // last word in the dictionary
 221 v_latest:
 222         .int user_defs_start    // pointer to next space for user definition or current compiled def
 223
 224 /*----------------------------------------------------------------------
 225  * Input buffer & initial input.
 226  */
 227         .data
 228         .align 4096
 229 buffer:
 230         .ascii "                \n\
 231 \\ Define some constants        \n\
 232 : '\\n'   10 ;                  \n\
 233 : ')'     41 ;                  \n\
 234 : 'space' 32 ;                  \n\
 235 : '\"'    34 ;                  \n\
 236 : '-'     45 ;                  \n\
 237 : '0'     48 ;                  \n\
 238                                 \n\
 239 \\ CR command                   \n\
 240 : CR '\\n' ECHO ;               \n\
 241 "
 242
 243 _initbufftop:
 244         .align 4096
 245 buffend:
 246
 247 currkey:
 248         .int buffer
 249 bufftop:
 250         .int _initbufftop