Export <slot> from GOOPS
[bpt/guile.git] / libguile / memoize.c
index daad14a..6396d94 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003,
- *   2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013
+ *   2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014
  *   Free Software Foundation, Inc.
  *
  * This library is free software; you can redistribute it and/or
@@ -54,6 +54,9 @@
 #define CDDDR(x) SCM_CDDDR(x)
 #define CADDDR(x) SCM_CADDDR(x)
 
+#define VECTOR_REF(v, i) (SCM_SIMPLE_VECTOR_REF (v, i))
+#define VECTOR_SET(v, i, x) (SCM_SIMPLE_VECTOR_SET (v, i, x))
+#define VECTOR_LENGTH(v) (SCM_SIMPLE_VECTOR_LENGTH (v))
 
 SCM_SYMBOL (sym_case_lambda_star, "case-lambda*");
 
@@ -106,7 +109,7 @@ do_pop_fluid (void)
 scm_t_bits scm_tc16_memoized;
 
 #define MAKMEMO(n, args)                                                \
-  (scm_cell (scm_tc16_memoized | ((n) << 16), SCM_UNPACK (args)))
+  (scm_cons (SCM_I_MAKINUM (n), args))
 
 #define MAKMEMO_SEQ(head,tail) \
   MAKMEMO (SCM_M_SEQ, scm_cons (head, tail))
@@ -116,18 +119,20 @@ scm_t_bits scm_tc16_memoized;
   scm_list_1 (SCM_I_MAKINUM (nreq))
 #define REST_ARITY(nreq, rest) \
   scm_list_2 (SCM_I_MAKINUM (nreq), rest)
-#define FULL_ARITY(nreq, rest, nopt, kw, inits, alt) \
-  scm_list_n (SCM_I_MAKINUM (nreq), rest, SCM_I_MAKINUM (nopt), kw, inits, \
-              alt, SCM_UNDEFINED)
-#define MAKMEMO_LAMBDA(body, arity, docstring)                 \
+#define FULL_ARITY(nreq, rest, nopt, kw, ninits, unbound, alt) \
+  scm_list_n (SCM_I_MAKINUM (nreq), rest, SCM_I_MAKINUM (nopt), kw, \
+              SCM_I_MAKINUM (ninits), unbound, alt, SCM_UNDEFINED)
+#define MAKMEMO_LAMBDA(body, arity, meta)                      \
   MAKMEMO (SCM_M_LAMBDA,                                       \
-          scm_cons (body, scm_cons (docstring, arity)))
+          scm_cons (body, scm_cons (meta, arity)))
+#define MAKMEMO_CAPTURE_ENV(vars, body)                        \
+  MAKMEMO (SCM_M_CAPTURE_ENV, scm_cons (vars, body))
 #define MAKMEMO_LET(inits, body) \
   MAKMEMO (SCM_M_LET, scm_cons (inits, body))
 #define MAKMEMO_QUOTE(exp) \
   MAKMEMO (SCM_M_QUOTE, exp)
-#define MAKMEMO_DEFINE(var, val) \
-  MAKMEMO (SCM_M_DEFINE, scm_cons (var, val))
+#define MAKMEMO_CAPTURE_MODULE(exp) \
+  MAKMEMO (SCM_M_CAPTURE_MODULE, exp)
 #define MAKMEMO_APPLY(proc, args)\
   MAKMEMO (SCM_M_APPLY, scm_list_2 (proc, args))
 #define MAKMEMO_CONT(proc) \
@@ -136,18 +141,20 @@ scm_t_bits scm_tc16_memoized;
   MAKMEMO (SCM_M_CALL_WITH_VALUES, scm_cons (prod, cons))
 #define MAKMEMO_CALL(proc, nargs, args) \
   MAKMEMO (SCM_M_CALL, scm_cons (proc, scm_cons (SCM_I_MAKINUM (nargs), args)))
-#define MAKMEMO_LEX_REF(n) \
-  MAKMEMO (SCM_M_LEXICAL_REF, SCM_I_MAKINUM (n))
-#define MAKMEMO_LEX_SET(n, val) \
-  MAKMEMO (SCM_M_LEXICAL_SET, scm_cons (SCM_I_MAKINUM (n), val))
-#define MAKMEMO_TOP_REF(var) \
-  MAKMEMO (SCM_M_TOPLEVEL_REF, var)
-#define MAKMEMO_TOP_SET(var, val) \
-  MAKMEMO (SCM_M_TOPLEVEL_SET, scm_cons (var, val))
-#define MAKMEMO_MOD_REF(mod, var, public) \
-  MAKMEMO (SCM_M_MODULE_REF, scm_cons (mod, scm_cons (var, public)))
-#define MAKMEMO_MOD_SET(val, mod, var, public) \
-  MAKMEMO (SCM_M_MODULE_SET, scm_cons (val, scm_cons (mod, scm_cons (var, public))))
+#define MAKMEMO_LEX_REF(pos) \
+  MAKMEMO (SCM_M_LEXICAL_REF, pos)
+#define MAKMEMO_LEX_SET(pos, val)                                      \
+  MAKMEMO (SCM_M_LEXICAL_SET, scm_cons (pos, val))
+#define MAKMEMO_BOX_REF(box) \
+  MAKMEMO (SCM_M_BOX_REF, box)
+#define MAKMEMO_BOX_SET(box, val)                                      \
+  MAKMEMO (SCM_M_BOX_SET, scm_cons (box, val))
+#define MAKMEMO_TOP_BOX(mode, var)               \
+  MAKMEMO (SCM_M_RESOLVE, scm_cons (SCM_I_MAKINUM (mode), var))
+#define MAKMEMO_MOD_BOX(mode, mod, var, public)                         \
+  MAKMEMO (SCM_M_RESOLVE, \
+           scm_cons (SCM_I_MAKINUM (mode),                              \
+                     scm_cons (mod, scm_cons (var, public))))
 #define MAKMEMO_CALL_WITH_PROMPT(tag, thunk, handler) \
   MAKMEMO (SCM_M_CALL_WITH_PROMPT, scm_cons (tag, scm_cons (thunk, handler)))
 
@@ -160,45 +167,156 @@ static const char *const memoized_tags[] =
   "seq",
   "if",
   "lambda",
+  "capture-env",
   "let",
   "quote",
-  "define",
+  "capture-module",
   "apply",
   "call/cc",
   "call-with-values",
   "call",
   "lexical-ref",
   "lexical-set!",
-  "toplevel-ref",
-  "toplevel-set!",
-  "module-ref",
-  "module-set!",
+  "box-ref",
+  "box-set!",
+  "resolve",
   "call-with-prompt",
 };
 
+
+\f
+
+
+/* Memoization-time environments mirror the structure of eval-time
+   environments.  Each link in the chain at memoization-time corresponds
+   to a link at eval-time.
+
+   env := module | (link, env)
+   module := #f | #t
+   link := flat-link . nested-link
+   flat-link := (#t . ((var . pos) ...))
+   nested-link := (#f . #(var ...))
+
+   A module of #f indicates that the current module has not yet been
+   captured.  Memoizing a capture-module expression will capture the
+   module.
+
+   Flat environments copy the values for a set of free variables into a
+   flat environment, via the capture-env expression.  During memoization
+   a flat link collects the values of free variables, along with their
+   resolved outer locations.  We are able to copy values because the
+   incoming expression has already been assignment-converted.  Flat
+   environments prevent closures from hanging on to too much memory.
+
+   Nested environments have a rib of "let" bindings, and link to an
+   outer environment.
+*/
+
 static int
-scm_print_memoized (SCM memoized, SCM port, scm_print_state *pstate)
+try_lookup_rib (SCM x, SCM rib)
 {
-  scm_puts_unlocked ("#<memoized ", port);
-  scm_write (scm_unmemoize_expression (memoized), port);
-  scm_puts_unlocked (">", port);
-  return 1;
+  int idx = 0;
+  for (; idx < VECTOR_LENGTH (rib); idx++)
+    if (scm_is_eq (x, VECTOR_REF (rib, idx)))
+      return idx; /* bound */
+  return -1;
 }
 
+static int
+lookup_rib (SCM x, SCM rib)
+{
+  int idx = try_lookup_rib (x, rib);
+  if (idx < 0)
+    abort ();
+  return idx;
+}
 
-\f
+static SCM
+make_pos (int depth, int width)
+{
+  return scm_cons (SCM_I_MAKINUM (depth), SCM_I_MAKINUM (width));
+}
 
+static SCM
+push_nested_link (SCM vars, SCM env)
+{
+  return scm_acons (SCM_BOOL_F, vars, env);
+}
+
+static SCM
+push_flat_link (SCM env)
+{
+  return scm_acons (SCM_BOOL_T, SCM_EOL, env);
+}
 
 static int
+env_link_is_flat (SCM env_link)
+{
+  return scm_is_true (CAR (env_link));
+}
+
+static SCM
+env_link_vars (SCM env_link)
+{
+  return CDR (env_link);
+}
+
+static void
+env_link_add_flat_var (SCM env_link, SCM var, SCM pos)
+{
+  SCM vars = env_link_vars (env_link);
+  if (scm_is_false (scm_assq (var, vars)))
+    scm_set_cdr_x (env_link, scm_acons (var, pos, vars));
+}
+
+static SCM
 lookup (SCM x, SCM env)
 {
-  int i = 0;
-  for (; scm_is_pair (env); env = CDR (env), i++)
-    if (scm_is_eq (x, CAR (env)))
-      return i; /* bound */
+  int d = 0;
+  for (; scm_is_pair (env); env = CDR (env), d++)
+    {
+      SCM link = CAR (env);
+      if (env_link_is_flat (link))
+        {
+          int w;
+          SCM vars;
+
+          for (vars = env_link_vars (link), w = scm_ilength (vars) - 1;
+               scm_is_pair (vars);
+               vars = CDR (vars), w--)
+            if (scm_is_eq (x, (CAAR (vars))))
+              return make_pos (d, w);
+
+          env_link_add_flat_var (link, x, lookup (x, CDR (env)));
+          return make_pos (d, scm_ilength (env_link_vars (link)) - 1);
+        }
+      else
+        {
+          int w = try_lookup_rib (x, env_link_vars (link));
+          if (w < 0)
+            continue;
+          return make_pos (d, w);
+        }
+    }
   abort ();
 }
 
+static SCM
+capture_flat_env (SCM lambda, SCM env)
+{
+  int nenv;
+  SCM vars, link, locs;
+
+  link = CAR (env);
+  vars = env_link_vars (link);
+  nenv = scm_ilength (vars);
+  locs = scm_c_make_vector (nenv, SCM_BOOL_F);
+
+  for (; scm_is_pair (vars); vars = CDR (vars))
+    scm_c_vector_set_x (locs, --nenv, CDAR (vars));
+
+  return MAKMEMO_CAPTURE_ENV (locs, lambda);
+}
 
 /* Abbreviate SCM_EXPANDED_REF. Copied because I'm not sure about symbol pasting */
 #define REF(x,type,field) \
@@ -217,6 +335,22 @@ memoize_exps (SCM exps, SCM env)
   return scm_reverse_x (ret, SCM_UNDEFINED);
 }
   
+static SCM
+capture_env (SCM env)
+{
+  if (scm_is_false (env))
+    return SCM_BOOL_T;
+  return env;
+}
+
+static SCM
+maybe_makmemo_capture_module (SCM exp, SCM env)
+{
+  if (scm_is_false (env))
+    return MAKMEMO_CAPTURE_MODULE (exp);
+  return exp;
+}
+
 static SCM
 memoize (SCM exp, SCM env)
 {
@@ -233,10 +367,15 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
 
     case SCM_EXPANDED_PRIMITIVE_REF:
       if (scm_is_eq (scm_current_module (), scm_the_root_module ()))
-        return MAKMEMO_TOP_REF (REF (exp, PRIMITIVE_REF, NAME));
+        return maybe_makmemo_capture_module
+          (MAKMEMO_BOX_REF (MAKMEMO_TOP_BOX (SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF,
+                                             REF (exp, PRIMITIVE_REF, NAME))),
+           env);
       else
-        return MAKMEMO_MOD_REF (list_of_guile, REF (exp, PRIMITIVE_REF, NAME),
-                                SCM_BOOL_F);
+        return MAKMEMO_BOX_REF (MAKMEMO_MOD_BOX (SCM_EXPANDED_MODULE_REF,
+                                                 list_of_guile,
+                                                 REF (exp, PRIMITIVE_REF, NAME),
+                                                 SCM_BOOL_F));
                                 
     case SCM_EXPANDED_LEXICAL_REF:
       return MAKMEMO_LEX_REF (lookup (REF (exp, LEXICAL_REF, GENSYM), env));
@@ -246,26 +385,41 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
                               memoize (REF (exp, LEXICAL_SET, EXP), env));
 
     case SCM_EXPANDED_MODULE_REF:
-      return MAKMEMO_MOD_REF (REF (exp, MODULE_REF, MOD),
-                              REF (exp, MODULE_REF, NAME),
-                              REF (exp, MODULE_REF, PUBLIC));
+      return MAKMEMO_BOX_REF (MAKMEMO_MOD_BOX
+                              (SCM_EXPANDED_MODULE_REF,
+                               REF (exp, MODULE_REF, MOD),
+                               REF (exp, MODULE_REF, NAME),
+                               REF (exp, MODULE_REF, PUBLIC)));
 
     case SCM_EXPANDED_MODULE_SET:
-      return MAKMEMO_MOD_SET (memoize (REF (exp, MODULE_SET, EXP), env),
-                              REF (exp, MODULE_SET, MOD),
-                              REF (exp, MODULE_SET, NAME),
-                              REF (exp, MODULE_SET, PUBLIC));
+      return MAKMEMO_BOX_SET (MAKMEMO_MOD_BOX
+                              (SCM_EXPANDED_MODULE_SET,
+                               REF (exp, MODULE_SET, MOD),
+                               REF (exp, MODULE_SET, NAME),
+                               REF (exp, MODULE_SET, PUBLIC)),
+                              memoize (REF (exp, MODULE_SET, EXP), env));
 
     case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF:
-      return MAKMEMO_TOP_REF (REF (exp, TOPLEVEL_REF, NAME));
+      return maybe_makmemo_capture_module
+        (MAKMEMO_BOX_REF (MAKMEMO_TOP_BOX (SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF,
+                                           REF (exp, TOPLEVEL_REF, NAME))),
+         env);
 
     case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_SET:
-      return MAKMEMO_TOP_SET (REF (exp, TOPLEVEL_SET, NAME),
-                              memoize (REF (exp, TOPLEVEL_SET, EXP), env));
+      return maybe_makmemo_capture_module
+        (MAKMEMO_BOX_SET (MAKMEMO_TOP_BOX (SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_SET,
+                                           REF (exp, TOPLEVEL_SET, NAME)),
+                          memoize (REF (exp, TOPLEVEL_SET, EXP),
+                                   capture_env (env))),
+         env);
 
     case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_DEFINE:
-      return MAKMEMO_DEFINE (REF (exp, TOPLEVEL_DEFINE, NAME),
-                             memoize (REF (exp, TOPLEVEL_DEFINE, EXP), env));
+      return maybe_makmemo_capture_module
+        (MAKMEMO_BOX_SET (MAKMEMO_TOP_BOX (SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_DEFINE,
+                                           REF (exp, TOPLEVEL_DEFINE, NAME)),
+                          memoize (REF (exp, TOPLEVEL_DEFINE, EXP),
+                                   capture_env (env))),
+         env);
 
     case SCM_EXPANDED_CONDITIONAL:
       return MAKMEMO_IF (memoize (REF (exp, CONDITIONAL, TEST), env),
@@ -308,6 +462,14 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
                  && scm_is_eq (name,
                                scm_from_latin1_symbol ("call-with-values")))
           return MAKMEMO_CALL_WITH_VALUES (CAR (args), CADR (args));
+        else if (nargs == 1
+                 && scm_is_eq (name,
+                               scm_from_latin1_symbol ("variable-ref")))
+          return MAKMEMO_BOX_REF (CAR (args));
+        else if (nargs == 2
+                 && scm_is_eq (name,
+                               scm_from_latin1_symbol ("variable-set!")))
+          return MAKMEMO_BOX_SET (CAR (args), CADR (args));
         else if (nargs == 2
                  && scm_is_eq (name, scm_from_latin1_symbol ("wind")))
           return MAKMEMO_CALL (MAKMEMO_QUOTE (wind), 2, args);
@@ -321,10 +483,18 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
                  && scm_is_eq (name, scm_from_latin1_symbol ("pop-fluid")))
           return MAKMEMO_CALL (MAKMEMO_QUOTE (pop_fluid), 0, SCM_EOL);
         else if (scm_is_eq (scm_current_module (), scm_the_root_module ()))
-          return MAKMEMO_CALL (MAKMEMO_TOP_REF (name), nargs, args);
+          return MAKMEMO_CALL (maybe_makmemo_capture_module
+                               (MAKMEMO_BOX_REF
+                                (MAKMEMO_TOP_BOX (SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF,
+                                                  name)),
+                                env),
+                               nargs, args);
         else
-          return MAKMEMO_CALL (MAKMEMO_MOD_REF (list_of_guile, name,
-                                                SCM_BOOL_F),
+          return MAKMEMO_CALL (MAKMEMO_BOX_REF
+                               (MAKMEMO_MOD_BOX (SCM_EXPANDED_MODULE_REF,
+                                                 list_of_guile,
+                                                 name,
+                                                 SCM_BOOL_F)),
                                nargs,
                                args);
       }
@@ -334,47 +504,25 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
                           memoize (REF (exp, SEQ, TAIL), env));
 
     case SCM_EXPANDED_LAMBDA:
-      /* The body will be a lambda-case or #f. */
+      /* The body will be a lambda-case. */
       {
-       SCM meta, docstring, body, proc;
+       SCM meta, body, proc, new_env;
 
        meta = REF (exp, LAMBDA, META);
-       docstring = scm_assoc_ref (meta, scm_sym_documentation);
-
         body = REF (exp, LAMBDA, BODY);
-        if (scm_is_false (body))
-          /* Give a body to case-lambda with no clauses.  */
-          proc = MAKMEMO_LAMBDA
-            (MAKMEMO_CALL
-             (MAKMEMO_MOD_REF (list_of_guile,
-                               scm_from_latin1_symbol ("throw"),
-                               SCM_BOOL_F),
-              5,
-              scm_list_5 (MAKMEMO_QUOTE (scm_args_number_key),
-                          MAKMEMO_QUOTE (SCM_BOOL_F),
-                          MAKMEMO_QUOTE (scm_from_latin1_string
-                                         ("Wrong number of arguments")),
-                          MAKMEMO_QUOTE (SCM_EOL),
-                          MAKMEMO_QUOTE (SCM_BOOL_F))),
-             FIXED_ARITY (0),
-             SCM_BOOL_F /* docstring */);
-        else
-          proc = memoize (body, env);
-
-       if (scm_is_string (docstring))
-         {
-           SCM args = SCM_MEMOIZED_ARGS (proc);
-           SCM_SETCAR (SCM_CDR (args), docstring);
-         }
+        new_env = push_flat_link (capture_env (env));
+        proc = memoize (body, new_env);
+        SCM_SETCAR (SCM_CDR (SCM_MEMOIZED_ARGS (proc)), meta);
 
-       return proc;
+       return maybe_makmemo_capture_module (capture_flat_env (proc, new_env),
+                                             env);
       }
 
     case SCM_EXPANDED_LAMBDA_CASE:
       {
         SCM req, rest, opt, kw, inits, vars, body, alt;
-        SCM walk, minits, arity, new_env;
-        int nreq, nopt, ntotal;
+        SCM unbound, arity, rib, new_env;
+        int nreq, nopt, ninits;
 
         req = REF (exp, LAMBDA_CASE, REQ);
         rest = scm_not (scm_not (REF (exp, LAMBDA_CASE, REST)));
@@ -387,39 +535,13 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
 
         nreq = scm_ilength (req);
         nopt = scm_is_pair (opt) ? scm_ilength (opt) : 0;
-        ntotal = scm_ilength (vars);
-
-        /* The vars are the gensyms, according to the divine plan. But we need
-           to memoize the inits within their appropriate environment,
-           complicating things. */
-        new_env = env;
-        for (walk = req; scm_is_pair (walk);
-             walk = CDR (walk), vars = CDR (vars))
-          new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-
-        minits = SCM_EOL;
-        for (walk = opt; scm_is_pair (walk);
-             walk = CDR (walk), vars = CDR (vars), inits = CDR (inits))
-          {
-            minits = scm_cons (memoize (CAR (inits), new_env), minits);
-            new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-          }
-
-        if (scm_is_true (rest))
-          {
-            new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-            vars = CDR (vars);
-          }
-
-        for (; scm_is_pair (inits); vars = CDR (vars), inits = CDR (inits))
-          {
-            minits = scm_cons (memoize (CAR (inits), new_env), minits);
-            new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-          }
-        if (!scm_is_null (vars))
-          abort ();
-
-        minits = scm_reverse_x (minits, SCM_UNDEFINED);
+        ninits = scm_ilength (inits);
+        /* This relies on assignment conversion turning inits into a
+           sequence of CONST expressions whose values are a unique
+           "unbound" token.  */
+        unbound = ninits ? REF (CAR (inits), CONST, EXP) : SCM_BOOL_F;
+        rib = scm_vector (vars);
+        new_env = push_nested_link (rib, env);
 
         if (scm_is_true (kw))
           {
@@ -431,7 +553,7 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
                 int idx;
 
                 k = CAR (CAR (kw));
-                idx = ntotal - 1 - lookup (CADDR (CAR (kw)), new_env);
+                idx = lookup_rib (CADDR (CAR (kw)), rib);
                 indices = scm_acons (k, SCM_I_MAKINUM (idx), indices);
               }
             kw = scm_cons (aok, scm_reverse_x (indices, SCM_UNDEFINED));
@@ -445,92 +567,34 @@ memoize (SCM exp, SCM env)
               arity = REST_ARITY (nreq, SCM_BOOL_T);
           }
         else if (scm_is_true (alt))
-          arity = FULL_ARITY (nreq, rest, nopt, kw, minits,
+          arity = FULL_ARITY (nreq, rest, nopt, kw, ninits, unbound,
                               SCM_MEMOIZED_ARGS (memoize (alt, env)));
         else
-          arity = FULL_ARITY (nreq, rest, nopt, kw, minits, SCM_BOOL_F);
+          arity = FULL_ARITY (nreq, rest, nopt, kw, ninits, unbound,
+                              SCM_BOOL_F);
 
         return MAKMEMO_LAMBDA (memoize (body, new_env), arity,
-                              SCM_BOOL_F /* docstring */);
+                               SCM_EOL /* meta, filled in later */);
       }
 
     case SCM_EXPANDED_LET:
       {
-        SCM vars, exps, body, inits, new_env;
+        SCM vars, exps, body, varsv, inits, new_env;
+        int i;
         
         vars = REF (exp, LET, GENSYMS);
         exps = REF (exp, LET, VALS);
         body = REF (exp, LET, BODY);
         
-        inits = SCM_EOL;
-        new_env = env;
-        for (; scm_is_pair (vars); vars = CDR (vars), exps = CDR (exps))
-          {
-            new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-            inits = scm_cons (memoize (CAR (exps), env), inits);
-          }
-
-        return MAKMEMO_LET (scm_reverse_x (inits, SCM_UNDEFINED),
-                            memoize (body, new_env));
-      }
-
-    case SCM_EXPANDED_LETREC:
-      {
-        SCM vars, exps, body, undefs, new_env;
-        int i, nvars, in_order_p;
-        
-        vars = REF (exp, LETREC, GENSYMS);
-        exps = REF (exp, LETREC, VALS);
-        body = REF (exp, LETREC, BODY);
-        in_order_p = scm_is_true (REF (exp, LETREC, IN_ORDER_P));
-        nvars = i = scm_ilength (vars);
-        undefs = SCM_EOL;
-        new_env = env;
-
-        for (; scm_is_pair (vars); vars = CDR (vars))
-          {
-            new_env = scm_cons (CAR (vars), new_env);
-            undefs = scm_cons (MAKMEMO_QUOTE (SCM_UNDEFINED), undefs);
-          }
-
-        if (in_order_p)
-          {
-            SCM body_exps = SCM_EOL, seq;
-            for (; scm_is_pair (exps); exps = CDR (exps), i--)
-              body_exps = scm_cons (MAKMEMO_LEX_SET (i-1,
-                                                     memoize (CAR (exps), new_env)),
-                                    body_exps);
-
-            seq = memoize (body, new_env);
-            for (; scm_is_pair (body_exps); body_exps = CDR (body_exps))
-              seq = MAKMEMO_SEQ (CAR (body_exps), seq);
-
-            return MAKMEMO_LET (undefs, seq);
-          }
-        else
-          {
-            SCM sets = SCM_EOL, inits = SCM_EOL, set_seq;
-            for (; scm_is_pair (exps); exps = CDR (exps), i--)
-              {
-                sets = scm_cons (MAKMEMO_LEX_SET ((i-1) + nvars,
-                                                  MAKMEMO_LEX_REF (i-1)),
-                                 sets);
-                inits = scm_cons (memoize (CAR (exps), new_env), inits);
-              }
-            inits = scm_reverse_x (inits, SCM_UNDEFINED);
-
-            sets = scm_reverse_x (sets, SCM_UNDEFINED);
-            if (scm_is_null (sets))
-              return memoize (body, env);
-
-            for (set_seq = CAR (sets), sets = CDR (sets); scm_is_pair (sets);
-                 sets = CDR (sets))
-              set_seq = MAKMEMO_SEQ (CAR (sets), set_seq);
-            
-            return MAKMEMO_LET (undefs,
-                                MAKMEMO_SEQ (MAKMEMO_LET (inits, set_seq),
-                                             memoize (body, new_env)));
-          }
+        varsv = scm_vector (vars);
+        inits = scm_c_make_vector (VECTOR_LENGTH (varsv),
+                                   SCM_BOOL_F);
+        new_env = push_nested_link (varsv, capture_env (env));
+        for (i = 0; scm_is_pair (exps); exps = CDR (exps), i++)
+          VECTOR_SET (inits, i, memoize (CAR (exps), env));
+
+        return maybe_makmemo_capture_module
+          (MAKMEMO_LET (inits, memoize (body, new_env)), env);
       }
 
     default:
@@ -547,7 +611,7 @@ SCM_DEFINE (scm_memoize_expression, "memoize-expression", 1, 0, 0,
 #define FUNC_NAME s_scm_memoize_expression
 {
   SCM_ASSERT_TYPE (SCM_EXPANDED_P (exp), exp, 1, FUNC_NAME, "expanded");
-  return memoize (exp, scm_current_module ());
+  return memoize (scm_convert_assignment (exp), SCM_BOOL_F);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -577,26 +641,22 @@ unmemoize_exprs (SCM exprs)
 static SCM
 unmemoize_bindings (SCM inits)
 {
-  SCM ret, tail;
-  if (scm_is_null (inits))
-    return SCM_EOL;
-  ret = scm_list_1 (scm_list_2 (sym_placeholder, unmemoize (CAR (inits))));
-  tail = ret;
-  for (inits = CDR (inits); !scm_is_null (inits); inits = CDR (inits))
-    {
-      SCM_SETCDR (tail, scm_list_1 (scm_list_2 (sym_placeholder,
-                                                unmemoize (CAR (inits)))));
-      tail = CDR (tail);
-    }
+  SCM ret = SCM_EOL;
+  int n = scm_c_vector_length (inits);
+
+  while (n--)
+    ret = scm_cons (unmemoize (scm_c_vector_ref (inits, n)), ret);
+
   return ret;
 }
 
 static SCM
 unmemoize_lexical (SCM n)
 {
-  char buf[16];
-  buf[15] = 0;
-  snprintf (buf, 15, "<%u>", scm_to_uint32 (n));
+  char buf[32];
+  buf[31] = 0;
+  snprintf (buf, 31, "<%u,%u>", scm_to_uint32 (CAR (n)),
+            scm_to_uint32 (CDR (n)));
   return scm_from_utf8_symbol (buf);
 }
 
@@ -605,9 +665,6 @@ unmemoize (const SCM expr)
 {
   SCM args;
   
-  if (!SCM_MEMOIZED_P (expr))
-    abort ();
-
   args = SCM_MEMOIZED_ARGS (expr);
   switch (SCM_MEMOIZED_TAG (expr))
     {
@@ -626,8 +683,9 @@ unmemoize (const SCM expr)
     case SCM_M_CALL_WITH_VALUES:
       return scm_list_3 (scm_from_latin1_symbol ("call-with-values"),
                          unmemoize (CAR (args)), unmemoize (CDR (args)));
-    case SCM_M_DEFINE:
-      return scm_list_3 (scm_sym_define, CAR (args), unmemoize (CDR (args)));
+    case SCM_M_CAPTURE_MODULE:
+      return scm_list_2 (scm_from_latin1_symbol ("capture-module"),
+                         unmemoize (args));
     case SCM_M_IF:
       return scm_list_4 (scm_sym_if, unmemoize (scm_car (args)),
                          unmemoize (scm_cadr (args)), unmemoize (scm_cddr (args)));
@@ -652,7 +710,7 @@ unmemoize (const SCM expr)
          {
            SCM alt, tail;
 
-           alt = CADDR (CDDDR (spec));
+           alt = CADDDR (CDDDR (spec));
            if (scm_is_true (alt))
              tail = CDR (unmemoize (alt));
            else
@@ -664,11 +722,15 @@ unmemoize (const SCM expr)
                                                 CADR (spec),
                                                 CADDR (spec),
                                                 CADDDR (spec),
-                                                unmemoize_exprs (CADR (CDDDR (spec)))),
+                                                 CADR (CDDDR (spec))),
                                     unmemoize (body)),
                         tail));
          }
       }
+    case SCM_M_CAPTURE_ENV:
+      return scm_list_3 (scm_from_latin1_symbol ("capture-env"),
+                         CAR (args),
+                         unmemoize (CDR (args)));
     case SCM_M_LET:
       return scm_list_3 (scm_sym_let,
                          unmemoize_bindings (CAR (args)),
@@ -680,23 +742,23 @@ unmemoize (const SCM expr)
     case SCM_M_LEXICAL_SET:
       return scm_list_3 (scm_sym_set_x, unmemoize_lexical (CAR (args)),
                          unmemoize (CDR (args)));
-    case SCM_M_TOPLEVEL_REF:
-      return args;
-    case SCM_M_TOPLEVEL_SET:
-      return scm_list_3 (scm_sym_set_x, CAR (args), unmemoize (CDR (args)));
-    case SCM_M_MODULE_REF:
-      return SCM_VARIABLEP (args) ? args
-        : scm_list_3 (scm_is_true (CDDR (args)) ? scm_sym_at : scm_sym_atat,
-                      scm_i_finite_list_copy (CAR (args)),
-                      CADR (args));
-    case SCM_M_MODULE_SET:
-      return scm_list_3 (scm_sym_set_x,
-                         SCM_VARIABLEP (CDR (args)) ? CDR (args)
-                         : scm_list_3 (scm_is_true (CDDDR (args))
-                                       ? scm_sym_at : scm_sym_atat,
-                                       scm_i_finite_list_copy (CADR (args)),
-                                       CADDR (args)),
-                         unmemoize (CAR (args)));
+    case SCM_M_BOX_REF:
+      return scm_list_2 (scm_from_latin1_symbol ("variable-ref"),
+                         unmemoize (args));
+    case SCM_M_BOX_SET:
+      return scm_list_3 (scm_from_latin1_symbol ("variable-set!"),
+                         unmemoize (CAR (args)),
+                         unmemoize (CDR (args)));
+    case SCM_M_RESOLVE:
+      if (SCM_VARIABLEP (args))
+        return args;
+      else if (scm_is_symbol (CDR (args)))
+        return CDR (args);
+      else
+        return scm_list_3
+          (scm_is_true (CDDDR (args)) ? scm_sym_at : scm_sym_atat,
+           scm_i_finite_list_copy (CADR (args)),
+           CADDR (args));
     case SCM_M_CALL_WITH_PROMPT:
       return scm_list_4 (scm_from_latin1_symbol ("call-with-prompt"),
                          unmemoize (CAR (args)),
@@ -710,47 +772,15 @@ unmemoize (const SCM expr)
 
 \f
 
-SCM_DEFINE (scm_memoized_p, "memoized?", 1, 0, 0, 
-            (SCM obj),
-           "Return @code{#t} if @var{obj} is memoized.")
-#define FUNC_NAME s_scm_memoized_p
-{
-  return scm_from_bool (SCM_MEMOIZED_P (obj));
-}
-#undef FUNC_NAME
-
 SCM_DEFINE (scm_unmemoize_expression, "unmemoize-expression", 1, 0, 0, 
             (SCM m),
            "Unmemoize the memoized expression @var{m}.")
 #define FUNC_NAME s_scm_unmemoize_expression
 {
-  SCM_VALIDATE_MEMOIZED (1, m);
   return unmemoize (m);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
-SCM_DEFINE (scm_memoized_expression_typecode, "memoized-expression-typecode", 1, 0, 0, 
-            (SCM m),
-           "Return the typecode from the memoized expression @var{m}.")
-#define FUNC_NAME s_scm_memoized_expression_typecode
-{
-  SCM_VALIDATE_MEMOIZED (1, m);
-
-  /* The tag is a 16-bit integer so it fits in an inum.  */
-  return SCM_I_MAKINUM (SCM_MEMOIZED_TAG (m));
-}
-#undef FUNC_NAME
-
-SCM_DEFINE (scm_memoized_expression_data, "memoized-expression-data", 1, 0, 0, 
-            (SCM m),
-           "Return the data from the memoized expression @var{m}.")
-#define FUNC_NAME s_scm_memoized_expression_data
-{
-  SCM_VALIDATE_MEMOIZED (1, m);
-  return SCM_MEMOIZED_ARGS (m);
-}
-#undef FUNC_NAME
-
 SCM_DEFINE (scm_memoized_typecode, "memoized-typecode", 1, 0, 0, 
             (SCM sym),
            "Return the memoized typecode corresponding to the symbol @var{sym}.")
@@ -776,76 +806,53 @@ static void error_unbound_variable (SCM symbol)
             scm_list_1 (symbol), SCM_BOOL_F);
 }
 
-SCM_DEFINE (scm_memoize_variable_access_x, "memoize-variable-access!", 2, 0, 0, 
-            (SCM m, SCM mod),
-           "Look up and cache the variable that @var{m} will access, returning the variable.")
-#define FUNC_NAME s_scm_memoize_variable_access_x
+SCM_DEFINE (scm_sys_resolve_variable, "%resolve-variable", 2, 0, 0,
+            (SCM loc, SCM mod),
+           "Look up and return the variable for @var{loc}.")
+#define FUNC_NAME s_scm_sys_resolve_variable
 {
-  SCM mx;
-  SCM_VALIDATE_MEMOIZED (1, m);
-  mx = SCM_MEMOIZED_ARGS (m);
-  switch (SCM_MEMOIZED_TAG (m))
-    {
-    case SCM_M_TOPLEVEL_REF:
-      if (SCM_VARIABLEP (mx))
-        return mx;
-      else
-        {
-          SCM var = scm_module_variable (mod, mx);
-          if (scm_is_false (var) || scm_is_false (scm_variable_bound_p (var)))
-            error_unbound_variable (mx);
-          SCM_SET_SMOB_OBJECT (m, var);
-          return var;
-        }
+  int mode;
+
+  if (scm_is_false (mod))
+    mod = scm_the_root_module ();
 
-    case SCM_M_TOPLEVEL_SET:
+  mode = scm_to_int (scm_car (loc));
+  loc = scm_cdr (loc);
+
+  switch (mode)
+    {
+    case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF:
+    case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_SET:
       {
-        SCM var = CAR (mx);
-        if (SCM_VARIABLEP (var))
-          return var;
-        else
-          {
-            var = scm_module_variable (mod, var);
-            if (scm_is_false (var))
-              error_unbound_variable (CAR (mx));
-            SCM_SETCAR (mx, var);
-            return var;
-          }
+        SCM var = scm_module_variable (mod, loc);
+        if (scm_is_false (var)
+            || (mode == SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_REF
+                && scm_is_false (scm_variable_bound_p (var))))
+          error_unbound_variable (loc);
+        return var;
       }
 
-    case SCM_M_MODULE_REF:
-      if (SCM_VARIABLEP (mx))
-        return mx;
-      else
-        {
-          SCM var;
-          mod = scm_resolve_module (CAR (mx));
-          if (scm_is_true (CDDR (mx)))
-            mod = scm_module_public_interface (mod);
-          var = scm_module_lookup (mod, CADR (mx));
-          if (scm_is_false (scm_variable_bound_p (var)))
-            error_unbound_variable (CADR (mx));
-          SCM_SET_SMOB_OBJECT (m, var);
-          return var;
-        }
+    case SCM_EXPANDED_TOPLEVEL_DEFINE:
+      {
+        return scm_module_ensure_local_variable (mod, loc);
+      }
 
-    case SCM_M_MODULE_SET:
-      /* FIXME: not quite threadsafe */
-      if (SCM_VARIABLEP (CDR (mx)))
-        return CDR (mx);
-      else
-        {
-          SCM var;
-          mod = scm_resolve_module (CADR (mx));
-          if (scm_is_true (CDDDR (mx)))
-            mod = scm_module_public_interface (mod);
-          var = scm_module_lookup (mod, CADDR (mx));
-          SCM_SETCDR (mx, var);
-          return var;
-        }
+    case SCM_EXPANDED_MODULE_REF:
+    case SCM_EXPANDED_MODULE_SET:
+      {
+        SCM var;
+        mod = scm_resolve_module (scm_car (loc));
+        if (scm_is_true (scm_cddr (loc)))
+          mod = scm_module_public_interface (mod);
+        var = scm_module_lookup (mod, scm_cadr (loc));
+        if (mode == SCM_EXPANDED_MODULE_SET
+            && scm_is_false (scm_variable_bound_p (var)))
+          error_unbound_variable (scm_cadr (loc));
+        return var;
+      }
 
     default:
-      scm_wrong_type_arg (FUNC_NAME, 1, m);
+      scm_wrong_type_arg (FUNC_NAME, 1, loc);
       return SCM_BOOL_F;
     }
 }
@@ -857,9 +864,6 @@ SCM_DEFINE (scm_memoize_variable_access_x, "memoize-variable-access!", 2, 0, 0,
 void
 scm_init_memoize ()
 {
-  scm_tc16_memoized = scm_make_smob_type ("%memoized", 0);
-  scm_set_smob_print (scm_tc16_memoized, scm_print_memoized);
-
 #include "libguile/memoize.x"
 
   wind = scm_c_make_gsubr ("wind", 2, 0, 0, do_wind);