*** empty log message ***
[m17n/m17n-lib-cs.git] / XmlExpr.cs
index 5251080..08954e8 100644 (file)
@@ -2,17 +2,102 @@ using System;
 using System.Collections;
 using System.Collections.Generic;
 using System.IO;
+using System.Reflection;
+using System.Text;
+using System.Text.RegularExpressions;
 using System.Xml;
 
 namespace System.Xml
 {
-  public class Xexpression
+  public static class Xexpression
   {
-    private static int debug_depth = 0;
+    private static int trace_depth = 0;
 
-    public static int DebugDepth {
-      get { return debug_depth; }
-      set { debug_depth = value; }
+    public static int TraceDepth {
+      get { return trace_depth; }
+      set { trace_depth = value; }
+    }
+
+    public class Error : Exception
+    {
+      private readonly Symbol name;
+      private Term[] stack;
+      private XmlNode node;
+
+      public Error (Symbol name, XmlNode node,
+                   string fmt, params object[] args)
+       : base (String.Format (fmt, args))
+       {
+         this.name = name;
+         this.node = node;
+       }
+
+      public Error (Symbol name, XmlNode node, Exception e,
+                   string fmt, params object[] args)
+       : base (String.Format (fmt, args), e)
+       {
+         this.name = name;
+         this.node = node;
+       }
+
+      public Error (Symbol name, string fmt, params object[] args)
+       : base (String.Format (fmt, args))
+       {
+         this.name = name;
+       }
+
+      public Symbol Name { get { return name; } }
+      public XmlNode Node {
+       get { return node; }
+       internal set { node = value; }
+      }
+      public Term[] Stack {
+       get { return stack; }
+       internal set { stack = value; }
+      }
+
+      public override string ToString ()
+      {
+       string str = (InnerException != null ? InnerException.ToString ()
+                     : base.ToString ()) + "\n" + "Xexpression:" + name + "\n";
+       if (node != null)
+         str += "  at " + node.OuterXml + "\n";
+       if (stack != null)
+         {
+           str += "Call stack: ";
+           foreach (Term term in stack)
+             str += term.ToString (false);
+         }
+       return str;
+      }
+
+      // All time errors.
+      // System.OutOfMemoryException or System.InsufficientMemoryException
+      public static Symbol MemoryError = "memory-error";
+      // System.Exception
+      public static Symbol UnknownError = "unknown-error";
+      public static Symbol WrongArgument = "wrong-argument";
+
+      // Load time errors.
+      public static Symbol InvalidInteger = "invalid-integer";
+      public static Symbol TermTypeInvalid = "term-type-invalid";
+      public static Symbol FunctionConflict = "function-conflict";
+      public static Symbol VariableTypeConflict = "variable-type-conflict";
+      public static Symbol VariableRangeConflict = "variable-range-conflict";
+      public static Symbol VariableWrongRange = "variable-wrong-range";
+      public static Symbol VariableWrongValue = "variable-wrong-value";
+
+      public static Symbol UnknownFunction = "unknown-function";
+      public static Symbol MacroExpansionError = "macro-expansion-error";
+      public static Symbol NoVariableName = "no-variable-anme";
+
+      // Run time errors.
+      public static Symbol ArithmeticError = "arithmetic-error";
+      public static Symbol WrongType = "wrong-type";
+      public static Symbol IndexOutOfRange = "index-out-of-range";
+      public static Symbol ValueOutOfRange = "value-out-of-range";
+      public static Symbol NoLoopToBreak = "no-loop-to-break";
+      public static Symbol UncaughtThrow = "uncaught-throw";
     }
 
     public struct Symbol : IEquatable<Symbol>
@@ -67,7 +152,9 @@ namespace System.Xml
 
       public override bool Equals (object obj)
       {
-       return Object.ReferenceEquals (this.name, obj);
+       return (obj is Symbol ? this == (Symbol) obj
+               : obj is string ? this.name == (string) obj
+               : false);
       }
 
       public override int GetHashCode ()
@@ -102,275 +189,7 @@ namespace System.Xml
     private static Symbol Qdescription = "description";
     private static Symbol Qrange = "range";
 
-    public abstract class Function
-    {
-      public Symbol name;
-      public int min_arg, max_arg;
-
-      public Function () { }
-
-      public Function (Symbol name, int min_arg, int max_arg)
-      {
-       this.name = name;
-       this.min_arg = min_arg;
-       this.max_arg = max_arg;
-      }
-
-      public abstract Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args);
-
-      public override string ToString ()
-      {
-       return name;
-      }
-
-      internal class Subroutine : Function
-      {
-       public Builtin builtin;
-       public bool setvar;
-
-       public Subroutine (Builtin builtin, Symbol name, bool setvar,
-                          int min_arg, int max_arg)
-         : base (name, min_arg, max_arg)
-         {
-           this.builtin = builtin;
-           this.setvar = setvar;
-         }
-
-       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
-       {
-         if (args != null)
-           {
-             args = (Term[]) args.Clone ();
-             for (int i = 0; i < args.Length; i++)
-               {
-                 args[i] = args[i].Eval (domain);
-                 if (domain.Thrown)
-                   return args[i];
-               }
-           }
-         return builtin (domain, vari, args);
-       }
-      }
-
-      internal class SpecialForm : Function
-      {
-       public Builtin builtin;
-
-       public SpecialForm (Builtin builtin, Symbol name,
-                           int min_arg, int max_arg)
-         : base (name, min_arg, max_arg)
-         {
-           this.builtin = builtin;
-         }
-
-       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
-       {
-         return builtin (domain, vari, args);
-       }
-      }
-
-      private static void parse_head (Domain domain, XmlNode node,
-                                     out Symbol name,
-                                     out int min_arg, out int max_arg,
-                                     out Variable[] args)
-      {
-       int nfixed = 0;
-       int noptional = 0;
-       int nrest = 0;
-       name = node.Attributes[Qfname].Value;
-           
-       node = node.FirstChild;
-       if (node != null && node.Name == Qargs)
-         {
-           XmlNode n;
-           for (n = node.FirstChild; n != null; n = n.NextSibling)
-             {
-               if (n.Name == Qfixed)
-                 nfixed++;
-               else if (n.Name == Qoptional)
-                 noptional++;
-               else if (n.Name == Qrest)
-                 nrest++;
-               else
-                 throw new Exception ("Invalid argument type: " + n);
-             }
-           min_arg = nfixed;
-           max_arg = nfixed + noptional + nrest;
-           args = new Variable[max_arg];
-           n = node.FirstChild;
-           for (int i = 0; i < max_arg; n = n.NextSibling)
-             args[i++] = domain.Defvar ((Symbol) n.Attributes[0].Value);
-           if (nrest == 1)
-             max_arg = - max_arg;
-         }
-       else
-         {
-           min_arg = max_arg = 0;
-           args = null;
-         }
-      }
-
-      private static void parse_body (Domain domain, XmlNode node,
-                                     out Term[] body)
-      {
-       for (node = node.FirstChild; node != null; node = node.NextSibling)
-         if (node.Name != Qdescription
-             && node.Name != Qargs)
-           break;
-       int nterms = 0;
-       for (XmlNode n = node; n != null; n = n.NextSibling)
-         nterms++;
-       if (nterms > 0)
-         {
-           body = new Term[nterms];
-           for (nterms = 0; node != null; node = node.NextSibling, nterms++)
-             body[nterms] = new Term (domain, node);
-         }
-       else
-         body = null;
-      }
-
-      internal class Macro : Function
-      {
-       internal Variable[] args;
-       internal Term[] body;
-
-       public Macro (Domain domain, XmlNode node)
-         {
-           parse_head (domain, node, out name, out min_arg, out max_arg,
-                       out args);
-         }
-
-       public void SetBody (Domain domain, XmlNode node)
-       {
-         parse_body (domain, node, out body);
-       }
-
-       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
-       {
-         Bindings current = domain.bindings;
-         Term result = Zero;
-
-         try {
-           for (int i = 0; i < min_arg; i++)
-             domain.Bind (this.args[i], args[i]);
-           if (body != null)
-             {
-               try {
-                 domain.Catch (CatchTag.Return);
-                 foreach (Term term in body)
-                   {
-                     result = term.Eval (domain);
-                     if (domain.Thrown)
-                       return result;
-                   }
-               } finally {
-                 domain.Uncatch ();
-               }
-             }
-         } finally {
-           domain.UnboundTo (current);
-         }
-         return result;
-       }
-      }
-
-      internal class Lambda : Function
-      {
-       internal Variable[] args;
-       internal Term[] body;
-
-       public Lambda (Domain domain, XmlNode node)
-         {
-           parse_head (domain, node, out name, out min_arg, out max_arg,
-                       out args);
-         }
-
-       public Lambda (Domain domain, Symbol name, Symbol[] args)
-         {
-           int nfixed = 0;
-           int noptional = 0;
-           int nrest = 0;
-
-           this.name = name;
-           if (args != null)
-             {
-               int i = 0;
-               for (i = 0; i < args.Length; i++, nfixed++)
-                 if (args[i] == Qoptional || args[i] == Qrest)
-                   break;
-               if (i < args.Length)
-                 {
-                   if (args[i] == Qoptional)
-                     {
-                       for (i++; i < args.Length; i++, noptional++)
-                         if (args[i] == Qrest)
-                           break;
-                       if (i < args.Length)
-                         nrest = 1;
-                     }
-                 }
-               min_arg = nfixed;
-               max_arg = nfixed + noptional + nrest;
-               this.args = new Variable[max_arg];
-               int j;
-               for (i = j = 0; j < this.args.Length; i++)
-                 if (args[i] != Qoptional || args[i] != Qrest)
-                   this.args[j++] = domain.Defvar (args[i]);
-             }
-           else
-             {
-               min_arg = max_arg = 0;
-             }
-         }
-
-       public void SetBody (Domain domain, XmlNode node)
-       {
-         parse_body (domain, node, out body);
-       }
-
-       public void SetBody (Term[] body)
-       {
-         this.body = body;
-       }
-
-       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
-       {
-         Bindings current = domain.bindings;
-         Term result = Zero;
-
-         try {
-           int i;
-           if (args != null)
-             {
-               Term[] newargs = new Term[args.Length];
-               for (i = 0; i < min_arg; i++)
-                 newargs[i] = args[i].Eval (domain);
-               args = newargs;
-             }
-           for (i = 0; i < min_arg; i++)
-             domain.Bind (this.args[i], args[i]);
-           if (body != null)
-             {
-               try {
-                 domain.Catch (CatchTag.Return);
-                 foreach (Term term in body)
-                   {
-                     result = term.Eval (domain);
-                     if (domain.Thrown)
-                       return result;
-                   }
-               } finally {
-                 domain.Uncatch ();
-               }
-             }
-         } finally {
-           domain.UnboundTo (current);
-         }
-         return result;
-       }
-      }
-    }
+    private static Symbol Qename = "ename";
 
     public class Variable
     {
@@ -385,7 +204,9 @@ namespace System.Xml
        this.val = val;
       }
 
-      public virtual bool ValueP (Term val) { return true; }
+      public Term Value { get { return val; } }
+
+      public virtual Term SetValue (Term val) { this.val = val; return val; }
 
       public virtual Variable Clone (Domain domain)
       {
@@ -394,31 +215,6 @@ namespace System.Xml
 
       public virtual void Reset () { val = Zero; }
 
-      public virtual string Description { get { return null; } }
-
-      public Term Value
-      {
-       get { return val; }
-       set {
-         if (! ValueP (value))
-           throw new Exception ("Invalid value: " + value);
-         val = value;
-       }
-      }
-
-      public Term SetValue (int i)
-      {
-       val.intval = i;
-       val.objval = null;
-       return val;
-      }
-
-      public Term SetValue (string s)
-      {
-       val.objval = s;
-       return val;
-      }
-
       public override string ToString () { return name + "(" + val + ")"; }
 
       public abstract class Typed : Variable
@@ -435,10 +231,25 @@ namespace System.Xml
 
        public override void Reset () { val = default_val; }
 
-       public override string Description { get { return desc; } }
+       public string Description {
+         get { return desc; }
+         set { desc = value; }
+       }
+
+       public override Term SetValue (Term val)
+       {
+         if (! CheckValue (val))
+           throw new Error (Error.VariableWrongValue,
+                            "Wrong value for variable {0}: {1}",
+                            name, val);
+         this.val = val;
+         return val;
+       }
+
+       public abstract bool CheckValue (Term val);
       }
 
-      public class Int : Typed
+      public class IntType : Typed
       {
        private int[] range;
 
@@ -458,38 +269,40 @@ namespace System.Xml
            return true;
          }
 
-       public Int (Domain domain, Symbol name, int n, string desc, int[] range)
+       public IntType (Domain domain, Symbol name, int n, string desc,
+                       int[] range)
          : base (domain, name, new Term (n), desc)
          {
            if (range != null && range.Length % 2 == 1)
-             throw_exception ("Range length for {0} not even", name);
+             throw new Error (Error.VariableWrongRange,
+                              "Range length for {0} not even", name);
            this.range = range;
-           if (! ValueP (val))
-             throw_exception ("Invalid integer value for {0}: {1}", name, val);
+           CheckValue (val);
          }
 
-       public override bool ValueP (Term term)
+       public override bool CheckValue (Term term)
        {
-         if (! term.IsInt)
-           return false;
-         if (range == null)
-           return true;
-         int n = term.Intval;
-         for (int i = 0; i < range.Length; i += 2)
-           if (range[i] <= n && range[i + 1] >= n)
-             return true;
+         if (term.IsInt)
+           {
+             if (range == null)
+               return true;
+             int n = term.Intval;
+             for (int i = 0; i < range.Length; i += 2)
+               if (range[i] <= n && range[i + 1] >= n)
+                 return true;
+           }
          return false;
        }
 
        public override Variable Clone (Domain domain)
        {
-         return new Int (domain, name, val.Intval, desc, range);
+         return new IntType (domain, name, val.Intval, desc, range);
        }
 
        public int[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
       }
 
-      public class Str : Typed
+      public class StrType : Typed
       {
        private string[] range;
 
@@ -509,84 +322,269 @@ namespace System.Xml
            return true;
          }
 
-       public Str (Domain domain, Symbol name, string str, string desc,
-                   string[] range)
+       public StrType (Domain domain, Symbol name, Str str, string desc,
+                       string[] range)
          : base (domain, name, new Term (str), desc)
          {
            this.range = range;
-           if (! ValueP (val))
-             throw_exception ("Invalid string value for {0}: {1}", name, val);
+           CheckValue (val);
          }
 
-       public override bool ValueP (Term term)
+       public override bool CheckValue (Term val)
        {
-         if (! term.IsStr)
-           return false;
-         if (range == null)
-           return true;
-         string str = term.Strval;
-         foreach (string s in range)
-           if (str == s)
+         if (val.IsStr)
+           {
+             if (range == null)
+               return true;
+             Str str = val.Strval;
+             foreach (string s in range)
+               if (str.Equals (s))
+                 return true;
+           }
+         return false;
+       }
+
+       public override Variable Clone (Domain domain)
+       {
+         return new StrType (domain, name, val.Strval, desc, range);
+       }
+
+       public string[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
+      }
+
+      public class SymType : Typed
+      {
+       public Symbol[] range;
+
+       public bool IsSubrange (Symbol[] r)
+         {
+           if (range == null)
              return true;
+           for (int i = 0; i < r.Length; i++)
+             {
+               int j;
+               for (j = 0; j < range.Length; j++)
+                 if (range[j] == r[i])
+                   break;
+               if (j >= range.Length)
+                 return false;
+             }
+           return true;
+         }
+
+       public SymType (Domain domain, Symbol name, Symbol sym, string desc,
+                       Symbol[] range)
+         : base (domain, name, new Term (sym), desc)
+         {
+           this.range = range;
+           CheckValue (val);
+         }
+
+       public override bool CheckValue (Term val)
+       {
+         if (val.IsSymbol)
+           {
+             if (range == null)
+               return true;
+             Symbol sym = val.Symval;
+             foreach (Symbol n in range)
+               if (sym == n)
+                 return true;
+           }
          return false;
        }
 
        public override Variable Clone (Domain domain)
        {
-         return new Str (domain, name, val.Strval, desc, range);
+         return new SymType (domain, name, val.Symval, desc, range);
+       }
+
+       public Symbol[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
+      }
+    }
+
+    public abstract class Function
+    {
+      public Symbol name;
+      // True iff the function can be called with vname="VNAME" attribute.
+      internal readonly  bool with_var;
+      // Minimum number of positional arguments.
+      internal readonly int min_args;
+      // If non-nengative, maximum number of arguments.  If negative,
+      // maxinum number of positional arguments is (-1 - max_args),
+      // and the remaining unlimit number of arguments are given as a
+      // single list.
+      internal readonly int max_args;
+
+      public delegate Term Builtin (Domain domain, Variable vari, Term[] terms);
+
+      public Function () { }
+
+      public Function (Symbol name, bool with_var, int min_args, int max_args)
+      {
+       this.name = name;
+       this.with_var = with_var;
+       this.min_args = min_args;
+       this.max_args = max_args;
+      }
+
+      public abstract Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args);
+
+      public override string ToString ()
+      {
+       return name;
+      }
+
+      internal class Subroutine : Function
+      {
+       public Builtin builtin;
+
+       public Subroutine (Builtin builtin, Symbol name, bool with_var,
+                          int min_args, int max_args)
+         : base (name, with_var, min_args, max_args)
+         {
+           this.builtin = builtin;
+         }
+
+       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+       {
+         if (args.Length > 0)
+           {
+             args = (Term[]) args.Clone ();
+             for (int i = 0; i < args.Length; i++)
+               {
+                 args[i] = args[i].Eval (domain);
+                 if (domain.Thrown ())
+                   return args[i];
+               }
+           }
+         return builtin (domain, vari, args);
+       }
+      }
+
+      internal class SpecialForm : Function
+      {
+       public Builtin builtin;
+
+       public SpecialForm (Builtin builtin, Symbol name, bool with_var,
+                           int min_args, int max_args)
+         : base (name, with_var, min_args, max_args)
+         {
+           this.builtin = builtin;
+         }
+
+       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+       {
+         return builtin (domain, vari, args);
+       }
+      }
+
+      internal class Lambda : Function
+      {
+       private Variable[] args;
+       private Term[] body;
+
+       public Lambda (Symbol name, int min_args, int max_args, Variable[] args,
+                      Term[] body)
+         : base (name, false, min_args, max_args)
+         {
+           this.args = args;
+           this.body = body;
+         }
+
+       public void SetBody (Term[] body)
+       {
+         this.body = body;
+       }
+
+       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+       {
+         Bindings current = domain.bindings;
+         Term result = Zero;
+         int limit = max_args >= 0 ? args.Length : args.Length - 1;
+
+         try {
+           for (int i = 0; i < limit; i++)
+             {
+               result = args[i].Eval (domain);
+               if (domain.Thrown ())
+                 return result;
+               domain.Bind (this.args[i], result);
+             }
+           if (max_args < 0)
+             {
+               List<Term> list = new List<Term> ();
+               list.InsertRange (0, args[limit].Listval);
+
+               for (int i = 0; i < list.Count; i++)
+                 {
+                   result = list[i].Eval (domain);
+                   if (domain.Thrown ())
+                     return result;
+                   list[i] = result;
+                 }
+               domain.Bind (this.args[limit], new Term (list));
+             }
+           try {
+             domain.Catch (CatchTag.Return);
+             foreach (Term term in body)
+               {
+                 result = term.Eval (domain);
+                 if (domain.Thrown ())
+                   return result;
+               }
+           } finally {
+             domain.Uncatch ();
+           }
+         } finally {
+           domain.UnboundTo (current);
+         }
+         return result;
        }
-
-       public string[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
       }
 
-      public class Sym : Typed
+      internal class Macro : Function
       {
-       public Symbol[] range;
-
-       public bool IsSubrange (Symbol[] r)
-         {
-           if (range == null)
-             return true;
-           for (int i = 0; i < r.Length; i++)
-             {
-               int j;
-               for (j = 0; j < range.Length; j++)
-                 if (range[j] == r[i])
-                   break;
-               if (j >= range.Length)
-                 return false;
-             }
-           return true;
-         }
+       private Variable[] args;
+       private Term[] body;
 
-       public Sym (Domain domain, Symbol name, Symbol sym, string desc,
-                   Symbol[] range)
-         : base (domain, name, new Term (sym), desc)
+       public Macro (Symbol name, int min_args, int max_args, Variable[] args,
+                     Term[] body)
+         : base (name, false, min_args, max_args)
          {
-           this.range = range;
-           if (! ValueP (val))
-             throw_exception ("Invalid symbol value for {0}: {1}", name, val);
+           this.args = args;
+           this.body = body;
          }
 
-       public override bool ValueP (Term term)
+       public void SetBody (Term[] body)
        {
-         if (! term.IsSymbol)
-           return false;
-         if (range == null)
-           return true;
-         Symbol name = term.Symval;
-         foreach (Symbol n in range)
-           if (name == n)
-             return true;
-         return false;
+         this.body = body;
        }
 
-       public override Variable Clone (Domain domain)
+       public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
        {
-         return new Sym (domain, name, val.Symval, desc, range);
-       }
+         Bindings current = domain.bindings;
+         Term result = Zero;
 
-       public Symbol[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
+         try {
+           for (int i = 0; i < args.Length; i++)
+             domain.Bind (this.args[i], args[i]);
+           try {
+             domain.Catch (CatchTag.Return);
+             foreach (Term term in body)
+               {
+                 result = term.Eval (domain);
+                 if (domain.Thrown ())
+                   break;
+               }
+           } finally {
+             domain.Uncatch ();
+           }
+         } finally {
+           domain.UnboundTo (current);
+         }
+         return result;
+       }
       }
     }
 
@@ -606,7 +604,7 @@ namespace System.Xml
       {
        Bindings b = new Bindings (vari);
 
-       b.vari.Value = val;
+       b.vari.SetValue (val);
        b.next = bindings;
        return b;
       }
@@ -614,7 +612,7 @@ namespace System.Xml
       internal Bindings UnboundTo (Bindings boundary)
       {
        for (Bindings b = this; b != boundary; b = b.next)
-         b.vari.Value = b.old_value;
+         b.vari.SetValue (b.old_value);
        return boundary;
       }
 
@@ -627,36 +625,18 @@ namespace System.Xml
       }
     }
 
-    private static void throw_exception (string msg)
-    {
-      throw new Exception (msg);
-    }
-
-    private static void throw_exception (string fmt, params object[] args)
-    {
-      throw new Exception (String.Format (fmt, args));
-    }
-
-    internal class CatchTag : IEquatable<CatchTag>
+    internal struct CatchTag
     {
-      private object val;
+      private Term tag;
+      public Term Tag { get { return tag; } }
 
-      public CatchTag (Symbol sym) { val = (string) sym; }
-      private CatchTag (int i) { val = i; }
+      // Normal symbolic catch-tag.
+      public CatchTag (Symbol sym) { tag = new Term (sym); }
+      // Special catch-tag for return and break.
+      private CatchTag (int i) { tag = new Term (i); }
 
       public static CatchTag Return = new CatchTag (0);
       public static CatchTag Break = new CatchTag (1);
-
-      public static bool operator== (CatchTag t1, CatchTag t2)
-       { return t1.val == t2.val; }
-
-      public static bool operator!= (CatchTag t1, CatchTag t2)
-       { return t1.val != t2.val; }
-
-      public bool Equals (CatchTag tag) { return this.val == tag.val; }
-      public override bool Equals (object val) { return this.val == val; }
-
-      public override int GetHashCode () { return val.GetHashCode (); }
     }
 
     public class Domain
@@ -664,9 +644,10 @@ namespace System.Xml
       public Symbol name;
       public object context;
       public int depth = 0;
+      private Stack<Term> call_stack = new Stack<Term> ();
 
-      internal Dictionary<Symbol, TermType> termtypes
-       = new Dictionary<Symbol, TermType> ();
+      internal Dictionary<Symbol, MethodInfo> termtypes
+       = new Dictionary<Symbol, MethodInfo> ();
       internal Dictionary<Symbol, Function> functions
        = new Dictionary<Symbol, Function> ();
       internal Dictionary<Symbol, Variable> variables
@@ -682,12 +663,26 @@ namespace System.Xml
 
       public Domain (Symbol name, Domain parent, object context) : this (name)
       {
-       termtypes = new Dictionary<Symbol, TermType> (parent.termtypes);
+       termtypes = new Dictionary<Symbol, MethodInfo> (parent.termtypes);
        functions = new Dictionary<Symbol, Function> (parent.functions);
        variables = new Dictionary<Symbol, Variable> (parent.variables);
        this.context = context;
       }
 
+      public int CallStackCount { get { return call_stack.Count; } }
+
+      public void CallStackPush (Term term) { call_stack.Push (term); }
+
+      public void CallStackPop () { call_stack.Pop (); }
+
+      public void CallStackPop (int count)
+      {
+       while (count < call_stack.Count)
+         call_stack.Pop ();
+      }
+
+      public Term[] CallStack { get { return call_stack.ToArray (); } }
+
       internal void Bind (Variable vari, Term value)
       {
        bindings = Bindings.Bind (bindings, vari, value);
@@ -712,107 +707,122 @@ namespace System.Xml
          catch_count--;
       }
 
-      public bool Thrown {
-       get { return catch_count < catch_stack.Count; }
+      public bool Thrown () { return catch_count < catch_stack.Count; }
+
+      public bool Thrown (out bool caught)
+      {
+       if (catch_count < catch_stack.Count)
+         {
+           caught = catch_count == catch_stack.Count - 1;
+           return true;
+         }
+       caught = false;
+       return false;
       }
 
       internal void ThrowReturn ()
       {
-       foreach (CatchTag tag in catch_stack)
+       foreach (CatchTag elt in catch_stack)
          {
            catch_count--;
-           if (tag == CatchTag.Return)
+           if (elt.Tag == CatchTag.Return.Tag)
              break;
          }
       }
 
       internal void ThrowBreak ()
       {
-       if (catch_stack.Peek () != CatchTag.Break)
-         throw_exception ("No outer loop to break");
+       if (catch_stack.Peek ().Tag != CatchTag.Break.Tag)
+         throw new Error (Error.NoLoopToBreak,
+                          "No surrounding loop to break");
        catch_count--;
       }
 
-      internal void ThrowTag (CatchTag tag)
+      internal void ThrowSymbol (Term tag)
       {
+       int i = catch_count;
        foreach (CatchTag elt in catch_stack)
          {
-           catch_count--;
-           if (elt == tag)
-             break;
+           i--;
+           if (elt.Tag.Matches (tag))
+             {
+               catch_count = i;
+               return;
+             }
          }
+       throw new Error (Error.UncaughtThrow,
+                        "No corresponding catch: {0}", tag);
       }
 
-      public void DefTerm (Symbol name, TermParser parser)
-      {
-       if (termtypes.ContainsKey (name)
-           || functions.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined: " + name);
-       termtypes[name] = new TermType (name, parser);
-      }
-
-      public void DefSubr (Builtin builtin, string str, bool setvar,
-                          int min_arg, int max_arg, params string[] aliases)
+      public void DefType (Type type)
       {
-       Symbol name = str;
+       if (! type.IsSubclassOf (typeof (TermValue)))
+         throw new Error (Error.TermTypeInvalid,
+                          "Not a subclass of TermValue: {0}", type);
+       BindingFlags flags = BindingFlags.Static | BindingFlags.NonPublic;
+       FieldInfo finfo = type.GetField ("name", flags);
+       if (finfo == null || finfo.FieldType != typeof (Symbol))
+         throw new Error (Error.TermTypeInvalid,
+                          "No \"name\" field of string type: {0}", type);
+       Symbol name = (Symbol) finfo.GetValue (null);
        if (termtypes.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
-       Function func = new Function.Subroutine (builtin, name, setvar,
-                                                min_arg, max_arg);
-       functions[name] = func;
-       foreach (string a in aliases)
-         functions[(Symbol) a] = func;
-      }
-
-      public void DefSpecial (Builtin builtin, string str,
-                             int min_arg, int max_arg,
-                             params string[] aliases)
+         throw new Error (Error.TermTypeInvalid,
+                          "Already defined: {0}", name);
+       if (functions.ContainsKey (name))
+         throw new Error (Error.TermTypeInvalid,
+                          "Already defined as a function or a macro: {0}",
+                          name);
+       Type[] types = new Type[] { typeof (Domain), typeof (XmlNode) };
+       MethodInfo parser = type.GetMethod ("Parser", types);
+       if (parser == null || parser.ReturnType != typeof (TermValue))
+         throw new Error (Error.TermTypeInvalid,
+                          "No \"Parser\" method of correct type: {0}", type);
+       termtypes[name] = parser;
+      }
+
+      private void check_func_head (Symbol name, bool with_var,
+                                   int min_args, int max_args, bool as_macro)
       {
-       Symbol name = str;
        if (termtypes.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
-       Function func = new Function.SpecialForm (builtin, name,
-                                                 min_arg, max_arg);
-       functions[name] = func;
-       foreach (string a in aliases)
-         functions[(Symbol) a] = func;
+         throw new Error (Error.FunctionConflict,
+                          "Already defined as a term type: {0}", name);
+       Function func;
+       if (functions.TryGetValue (name, out func))
+         {
+           if ((func is Function.Macro) != as_macro)
+             throw new Error (Error.FunctionConflict,
+                              "Already defined as a {0}: {1}",
+                              as_macro ? "function" : "macro", name);
+           if (func.with_var != with_var
+               || func.min_args != min_args
+               || func.max_args != max_args)
+             throw new Error (Error.FunctionConflict,
+                              "Conflicting arguments: {0}", name);
+         }
       }
 
-      public void DefAlias (string alias, string str)
+      public void DefSubr (Function.Builtin builtin, Symbol name,
+                          bool with_var, int min_args, int max_args)
       {
-       functions[(Symbol) alias] = functions[(Symbol) str];
+       check_func_head (name, with_var, min_args, max_args, false);
+       functions[name] = new Function.Subroutine (builtin, name, with_var,
+                                                  min_args, max_args);
       }
 
-      public void Defun (Symbol name, Symbol[] args, Term[] body,
-                        bool prototype)
+      public void DefSpecial (Function.Builtin builtin, Symbol name,
+                             bool with_var, int min_args, int max_args)
       {
-       Function func;
-
-       if (termtypes.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
-       if (prototype || ! functions.TryGetValue (name, out func))
-         {
-           func = new Function.Lambda (this, name, args);
-           functions[name] = func;
-         }
-       if (! prototype)
-         ((Function.Lambda) func).SetBody (body);
+       check_func_head (name, with_var, min_args, max_args, false);
+       functions[name] = new Function.SpecialForm (builtin, name, with_var,
+                                                   min_args, max_args);
       }
 
-      public void Defun (XmlNode node, bool prototype)
+      public void Defun (Symbol name, int min_args, int max_args,
+                        Variable[] args, Term[] body)
       {
-       Symbol name = node.Attributes[Qfname].Value;
-       if (termtypes.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
-       Function func;
-
-       if (prototype || ! functions.TryGetValue (name, out func))
-         {
-           func = new Function.Lambda (this, node);
-           functions[name] = func;
-         }
-       if (! prototype)
-         ((Function.Lambda) func).SetBody (this, node);
+       check_func_head (name, false, min_args, max_args, false);
+       functions[name] = new Function.Lambda (name, min_args, max_args,
+                                              args, body);
       }
 
       public void Defun (Function func)
@@ -820,112 +830,26 @@ namespace System.Xml
        functions[func.name] = func;
       }
 
-      public void Defmacro (XmlNode node, bool prototype)
+      public void Defmacro (Symbol name, int min_args, int max_args,
+                           Variable[] args, Term[] body)
       {
-       Symbol name = node.Attributes[Qfname].Value;
-       if (termtypes.ContainsKey (name))
-         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
-       Function func;
-
-       if (prototype || ! functions.TryGetValue (name, out func))
-         {
-           func = new Function.Macro (this, node);
-           functions[name] = func;
-         }
-       if (! prototype)
-         ((Function.Macro) func).SetBody (this, node);
+       check_func_head (name, false, min_args, max_args, true);
+       functions[name] = new Function.Macro (name, min_args, max_args,
+                                             args, body);
       }
 
-      public Variable Defvar (XmlNode node)
+      public void DefAlias (Symbol alias, Symbol fname)
       {
-       Symbol name = node.Attributes[0].Value;
-       String desc;
-       Variable vari;
-
-       node = node.FirstChild;
-       if (node != null && node.Name == Qdescription)
-         {
-           desc = node.InnerText;
-           node = node.NextSibling;
-         }
-       else
-         desc = null;
-       if (node != null)
-         {
-           Symbol type = node.Name;
-           XmlNodeList range_list = null;
-           int nranges = 0;
-           string val = node.InnerText;
-
-           node = node.NextSibling;
-           if (node != null)
-             {
-               range_list = node.ChildNodes;
-               nranges = range_list.Count;
-             }
-
-           if (type == Qinteger)
-             {
-               int n = parse_integer (val);
-               int[] range = null;
-               if (range_list != null)
-                 {
-                   range = new int[nranges * 2];
-                   for (int i = 0; i < nranges; i++)
-                     {
-                       XmlNode nd = range_list[i];
-                       if (nd.Name == Qrange)
-                         {
-                           range[i * 2]
-                             = parse_integer (nd.FirstChild.InnerText);
-                           range[i * 2 + 1]
-                             = parse_integer (nd.LastChild.InnerText);
-                         }
-                       else
-                         {
-                           range[i * 2]
-                             = range[i * 2 + 1]
-                             = parse_integer (nd.FirstChild.InnerText);
-                         }
-                     }
-                 }
-               vari = DefvarInt (name, n, desc, range);
-             }
-           else if (type == Qstring)
-             {
-               string[] range = null;
-               if (range_list != null)
-                 {
-                   range = new string[nranges];
-                   for (int i = 0; i < nranges; i++)
-                     range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
-                 }
-               vari = DefvarStr (name, val, desc, range);
-             }
-           else if (type == Qsymbol)
-             {
-               Symbol[] range = null;
-               if (range_list != null)
-                 {
-                   range = new Symbol[nranges];
-                   for (int i = 0; i < nranges; i++)
-                     range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
-                 }
-               vari = DefvarSym (name, (Symbol) val, desc, range);
-             }
-           else
-             throw new Exception ("Unknown type: " + type);
-         }
-       else
-         {
-           if (variables.TryGetValue (name, out vari))
-             vari = vari.Clone (this);
-           else
-             vari = new Variable (this, name, Zero);
-           variables[name] = vari;
-         }
-       Console.WriteLine (vari);
-       return vari;
+       Function func;
+       if (termtypes.ContainsKey (alias))
+         throw new Error (Error.FunctionConflict,
+                          "Alread defined as a term type: {0}", alias);
+       if (functions.ContainsKey (alias))
+         throw new Error (Error.FunctionConflict,
+                          "Alread defined as a function: {0}", alias);
+       if (! functions.TryGetValue (fname, out func))
+         throw new Error (Error.UnknownFunction, fname);
+       functions[alias] = func;
       }
 
       public Variable Defvar (Variable vari)
@@ -937,8 +861,20 @@ namespace System.Xml
 
       internal Variable Defvar (Symbol name)
       {
-       Variable vari = new Variable (this, name, Zero);
-       variables[name] = vari;
+       Variable vari;
+
+       if (variables.TryGetValue (name, out vari))
+         {
+           Variable.Typed typed = vari as Variable.Typed;
+           if (typed != null)
+             throw new Error (Error.VariableTypeConflict,
+                              "Not a non-typed variable: {0}", name);
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable (this, name, Zero);
+           variables[name] = vari;
+         }
        return vari;
       }
 
@@ -948,18 +884,25 @@ namespace System.Xml
 
        if (variables.TryGetValue (name, out vari))
          {
-           Variable.Int intvari = vari as Variable.Int;
+           Variable.IntType intvari = vari as Variable.IntType;
            if (intvari == null)
-             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
-           if (range == null)
-             range = intvari.Range;
-           else if (! intvari.IsSubrange (range))
-             throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
-           if (desc == null)
-             desc = vari.Description;
+             throw new Error (Error.VariableTypeConflict,
+                              "Not an integer variable: {0}", name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! intvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Error (Error.VariableRangeConflict,
+                                  "Conflicting variable range: {0}", name);
+               intvari.Range = range;;
+             }
+           if (desc != null)
+             intvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.IntType (this, name, n, desc, range);
+           variables[name] = vari;
          }
-       vari = new Variable.Int (this, name, n, desc, range);
-       variables[name] = vari;
        return vari;
       }
 
@@ -970,18 +913,26 @@ namespace System.Xml
 
        if (variables.TryGetValue (name, out vari))
          {
-           Variable.Str strvari = vari as Variable.Str;
+           Variable.StrType strvari = vari as Variable.StrType;
            if (strvari == null)
-             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
-           if (range == null)
-             range = strvari.Range;
-           else if (! strvari.IsSubrange (range))
-             throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
-           if (desc == null)
-             desc = vari.Description;
+             throw new Error (Error.VariableTypeConflict,
+                              "Not a string variable: {0}", name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! strvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Error (Error.VariableRangeConflict,
+                                  "Conflicting variable range: {0}", name);
+               strvari.Range = range;
+             }
+           if (desc != null)
+             strvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.StrType (this, name, new Str (str), desc,
+                                        range);
+           variables[name] = vari;
          }
-       vari = new Variable.Str (this, name, str, desc, range);
-       variables[name] = vari;
        return vari;
       }
 
@@ -992,27 +943,34 @@ namespace System.Xml
 
        if (variables.TryGetValue (name, out vari))
          {
-           Variable.Sym symvari = vari as Variable.Sym;
+           Variable.SymType symvari = vari as Variable.SymType;
            if (symvari == null)
-             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
-           if (range == null)
-             range = symvari.Range;
-           else if (! symvari.IsSubrange (range))
-             throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
-           if (desc == null)
-             desc = vari.Description;
+             throw new Error (Error.VariableTypeConflict,
+                              "Not a symbol variable: {0}", name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! symvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Error (Error.VariableRangeConflict,
+                                  "Conflicting variable range: {0}", name);
+               symvari.Range = range;
+             }
+           if (desc != null)
+             symvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.SymType (this, name, sym, desc, range);
+           variables[name] = vari;
          }
-       vari = new Variable.Sym (this, name, sym, desc, range);
-       variables[name] = vari;
        return vari;
       }
 
       internal Function GetFunc (Symbol name)
       {
        Function func;
-
        if (! functions.TryGetValue (name, out func))
-         throw new Exception ("Unknown function: " + name);
+         throw new Error (Error.UnknownFunction,
+                          "Unknown function: {0}", name);
        return func;
       }
 
@@ -1030,16 +988,21 @@ namespace System.Xml
          domain.functions[kv.Key] = kv.Value;
       }
 
-      public Variable GetVar (Symbol name, bool create)
+      public Variable GetVarCreate (Symbol name)
       {
        Variable vari;
 
        if (! variables.TryGetValue (name, out vari))
-         {
-           if (! create)
-             return null;
-           variables[name] = vari = new Variable (this, name, Zero);
-         }
+         variables[name] = vari = new Variable (this, name, Zero);
+       return vari;
+      }
+
+      public Variable GetVar (Symbol name)
+      {
+       Variable vari;
+
+       if (! variables.TryGetValue (name, out vari))
+         return null;
        return vari;
       }
 
@@ -1060,17 +1023,13 @@ namespace System.Xml
        return str;
       }
 
-      internal void DebugWrite (bool head, string fmt, params string[] arg)
+      internal void TraceWrite (string fmt, params string[] arg)
       {
-       if (debug_depth > depth)
+       if (trace_depth > depth)
          {
-           if (head)
-             {
-               Console.WriteLine ();
-               for (int i = 0; i < depth; i++)
-                 Console.Write (" ");
-             }
-           Console.Write (fmt, arg);
+           for (int i = 0; i < depth; i++)
+             Console.Write ("  ");
+           Console.WriteLine (fmt, arg);
          }
       }
 
@@ -1087,36 +1046,53 @@ namespace System.Xml
       {
        foreach (KeyValuePair<Variable,Term> kv
                 in (Dictionary<Variable,Term>) values)
-         kv.Key.Value = kv.Value;
+         kv.Key.SetValue (kv.Value);
       }
     }
 
-    public delegate Term Builtin (Domain domain, Variable vari, Term[] args);
-
     private static Domain basic = new Domain ("basic");
 
     static Xexpression ()
     {
-      basic.DefTerm ("funcall", Funcall.parser);
-      basic.DefTerm ("varref", Varref.parser);
-
-      basic.DefSubr (Fset, "set", true, 1, 1, "=");
-      basic.DefSubr (Fnot, "not", false, 1, 1, "!");
-      basic.DefSubr (Fadd, "add", true, 1, -1, "+");
-      basic.DefSubr (Fmul, "mul", true, 1, -1, "*");
-      basic.DefSubr (Fsub, "sub", true, 1, -1, "-");
-      basic.DefSubr (Fdiv, "div", true, 1, -1, "/");
-      basic.DefSubr (Fmod, "mod", true, 1, 2, "%");
-      basic.DefSubr (Flogior, "logior", true, 1, -1, "|");
-      basic.DefSubr (Flogand, "logand", true, 1, -1, "&");
-      basic.DefSubr (Flsh, "lsh", true, 1, 2, "<<");
-      basic.DefSubr (Frsh, "rsh", true, 1, 2, ">>");
-      basic.DefSubr (Feq, "eq", false, 2, -1, "==");
-      basic.DefSubr (Fnoteq, "noteq", false, 2, 2, "!=");
-      basic.DefSubr (Flt, "lt", false, 2, -1, "<");
-      basic.DefSubr (Fle, "le", false, 2, -1, "<=");
-      basic.DefSubr (Fgt, "gt", false, 2, -1, ">");
-      basic.DefSubr (Fge, "ge", false, 2, -1, ">=");
+      basic.DefType (typeof (Varref));
+      basic.DefType (typeof (Funcall));
+      basic.DefType (typeof (ErrorTerm));
+
+      basic.DefSubr (Fset, "set", true, 1, 1);
+      basic.DefAlias ("=", "set");
+      basic.DefSubr (Fnot, "not", false, 1, 1);
+      basic.DefAlias ("!", "not");
+      basic.DefSubr (Fadd, "add", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("+", "add");
+      basic.DefSubr (Fmul, "mul", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("*", "mul");
+      basic.DefSubr (Fsub, "sub", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("-", "sub");
+      basic.DefSubr (Fdiv, "div", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("/", "div");
+      basic.DefSubr (Fmod, "mod", true, 1, 2);
+      basic.DefAlias ("%", "mod");
+      basic.DefSubr (Flogior, "logior", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("|", "logior");
+      basic.DefSubr (Flogand, "logand", true, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("&", "logand");
+      basic.DefSubr (Flsh, "lsh", true, 1, 2);
+      basic.DefAlias ("<<", "lsh");
+      basic.DefSubr (Frsh, "rsh", true, 1, 2);
+      basic.DefAlias (">>", "rsh");
+      basic.DefSubr (Feq, "eq", false, 2, -1);
+      basic.DefAlias ("==", "eq");
+      basic.DefSubr (Fnoteq, "noteq", false, 2, 2);
+      basic.DefAlias ("!=", "noteq");
+      basic.DefSubr (Flt, "lt", false, 2, -1);
+      basic.DefAlias ("<", "lt");
+      basic.DefSubr (Fle, "le", false, 2, -1);
+      basic.DefAlias ("<=", "le");
+      basic.DefSubr (Fgt, "gt", false, 2, -1);
+      basic.DefAlias (">", "gt");
+      basic.DefSubr (Fge, "ge", false, 2, -1);
+      basic.DefAlias (">=", "ge");
+
       basic.DefSubr (Fappend, "append", true, 0, -1);
       basic.DefSubr (Fconcat, "concat", true, 0, -1);
       basic.DefSubr (Fnth, "nth", false, 2, 2);
@@ -1126,25 +1102,30 @@ namespace System.Xml
       basic.DefSubr (Feval, "eval", false, 1, 1);
       basic.DefSubr (Fbreak, "break", false, 0, 1);
       basic.DefSubr (Freturn, "return", false, 0, 1);
-
-      basic.DefSpecial (Fand, "and", 1, -1, "&&");
-      basic.DefSpecial (For, "or", 1, -1, "||");
-      basic.DefSpecial (Fprogn, "progn", 0, -1, "expr");
-      basic.DefSpecial (Fif, "if", 2, 3);
-      basic.DefSpecial (Fwhen, "when", 1, -1);
-      basic.DefSpecial (Floop, "loop", 1, -1);
-      basic.DefSpecial (Fwhile, "while", 1, -1);
-      basic.DefSpecial (Fcond, "cond", 1, -1);
-      basic.DefSpecial (Fforeach, "foreach", 2, -1);
-      basic.DefSpecial (Fquote, "quote", 1, 1);
-      basic.DefSpecial (Ftype, "type", 1, 1);
-      basic.DefSpecial (Fcatch, "catch", 2, 2);
-      basic.DefSpecial (Fthrow, "throw", 1, 2);
+      basic.DefSubr (Fthrow, "throw", false, 1, 2);
+
+      basic.DefSpecial (Fand, "and", false, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("&&", "and");
+      basic.DefSpecial (For, "or", false, 1, -1);
+      basic.DefAlias ("||", "or");
+      basic.DefSpecial (Fprogn, "progn", false, 0, -1);
+      basic.DefAlias ("expr", "progn");
+      basic.DefSpecial (Fif, "if", false, 2, 3);
+      basic.DefSpecial (Fwhen, "when", false, 1, -1);
+      basic.DefSpecial (Floop, "loop", false, 1, -1);
+      basic.DefSpecial (Fwhile, "while", false, 1, -1);
+      basic.DefSpecial (Fcond, "cond", false, 1, -1);
+      basic.DefSpecial (Fforeach, "foreach", true, 2, -1);
+      basic.DefSpecial (Fquote, "quote", false, 1, 1);
+      basic.DefSpecial (Ftype, "type", false, 1, 1);
+      basic.DefSpecial (Fcatch, "catch", true, 2, -1);
     }
 
     private static Term Fset (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      vari.Value = args[0];
+      if (vari == null)
+       throw new Error (Error.NoVariableName, "No variable name to set");
+      vari.SetValue (args[0]);
       return args[0];
     }
 
@@ -1153,13 +1134,22 @@ namespace System.Xml
       return args[0].IsTrue ? Zero : One;
     }
 
+    static Term maybe_set_intvar (Variable vari, int n)
+    {
+      Term term = new Term (n);
+      if (vari != null)
+       vari.SetValue (term);
+      return term;
+    }
+
+
     private static Term Fadd (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       int n = vari == null ? 0 : vari.Value.Intval;
 
       foreach (Term arg in args)
        n += arg.Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Fmul (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1167,7 +1157,7 @@ namespace System.Xml
       int n = vari == null ? 1 : vari.Value.Intval;
       foreach (Term arg in args)
        n *= arg.Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Fsub (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1186,7 +1176,7 @@ namespace System.Xml
        }
       while (i < args.Length)
        n -= args[i++].Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Fdiv (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1205,14 +1195,12 @@ namespace System.Xml
        }
       while (i < args.Length)
        n /= args[i++].Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Fmod (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = args[0].Intval % args[1].Intval;
-
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, args[0].Intval % args[1].Intval);
     }
 
     private static Term Flogior (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1220,7 +1208,7 @@ namespace System.Xml
       int n = vari == null ? 0 : vari.Value.Intval;
       foreach (Term arg in args)
        n |= arg.Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Flogand (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1239,19 +1227,17 @@ namespace System.Xml
        }
       while (i < args.Length)
        n &= args[i++].Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, n);
     }
 
     private static Term Flsh (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = args[0].Intval << args[1].Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, args[0].Intval << args[1].Intval);
     }
 
     private static Term Frsh (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = args[0].Intval >> args[1].Intval;
-      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
+      return maybe_set_intvar (vari, args[0].Intval >> args[1].Intval);
     }
 
     private static Term Feq (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1359,107 +1345,88 @@ namespace System.Xml
 
     private static Term Fconcat (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      string str;
-
-      if (vari == null)
-       str = "";
-      else
-       str = vari.Value.Strval;
+      Str str = vari == null ? new Str ("") : vari.Value.Strval;
 
       foreach (Term arg in args)
        {
          if (arg.IsStr)
-           str += (string) arg.objval;
+           str.Insert (-1, arg.Strval);
          else if (arg.IsList)
-           foreach (Term term in (List<Term>) arg.objval)
-             str += (char) term.Intval;
+           foreach (Term term in arg.Listval)
+             str.Insert (-1, (char) term.Intval);
          else
-           str += (char) arg.Intval;
-       }
-
-      if (vari == null)
-       {
-         Term term;
-         term.intval = 0;
-         term.objval = str;
-         return term;
+           str.Insert (-1, (char) arg.Intval);
        }
-      return vari.SetValue (str);
+      return vari == null ? new Term (str) : vari.Value;
     }
 
     private static Term Fnth (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      Term result;
-
       if (args[1].IsStr)
-       {
-         result.intval = ((string) args[1].objval)[args[0].Intval];
-         result.objval = null;
-       }
-      else if (args[1].IsList)
-       {
-         result = ((List<Term>) args[1].objval)[args[0].Intval];
-       }
-      else
-       throw new Exception ("Term is not enumelable: " + args[1]);
-      return result;
+       return new Term (args[1].Strval.Nth (args[0].Intval));
+      if (args[1].IsList)
+       return args[1].Listval[args[0].Intval];
+      throw new Error (Error.WrongType,
+                      "Not a string nor a list: {0}", args[1]);
     }
 
     private static Term Fcopy (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      Term result;
-
-      result.intval = 0;
-      result.objval = new List<Term> (args[0].Listval);
-      return result;
+      return args[0].Clone ();
     }
 
     private static Term Fins (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      Term term = vari.Value;
-
-      if (term.IsStr)
-       {
-         string str = term.Strval.Insert (args[0].Intval, args[1].Strval);
-         vari.SetValue (str);
-       }
+      if (vari == null)
+       throw new Error (Error.NoVariableName, "No variable name to set");
+      if (vari.Value.IsStr)
+       vari.Value.Strval.Insert (args[0].Intval, args[1].Strval);
       else if (vari.Value.IsList)
        vari.Value.Listval.InsertRange (args[0].Intval, args[1].Listval);
       else
-       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.Value);
+       throw new Error (Error.WrongType, "Not a string nor a list: {0}",
+                        vari.Value);
       return vari.Value;
     }
 
     private static Term Fdel (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
+      if (vari == null)
+       throw new Error (Error.NoVariableName, "No variable name to set");
       if (vari.Value.IsStr)
-       {
-         string str
-           = vari.Value.Strval.Remove (args[0].Intval,
-                                       args[1].Intval - args[0].Intval);
-         vari.SetValue (str);
-       }
+       vari.Value.Strval.Delete (args[0].Intval, args[1].Intval);
       else if (vari.Value.IsList)
        vari.Value.Listval.RemoveRange (args[0].Intval,
-                                     args[1].Intval - args[0].Intval);
+                                       args[1].Intval - args[0].Intval);
       else
-       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.Value);
+       throw new Error (Error.WrongType, "Not a string nor a list: {0}",
+                        vari.Value);
       return vari.Value;
     }
 
     private static Term Fand (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       foreach (Term arg in args)
-       if (! arg.Eval (domain).IsTrue)
-         return Zero;
+       {
+         Term result = arg.Eval (domain);
+         if (domain.Thrown ())
+           result;
+         if (! result.IsTrue)
+           return Zero;
+       }
       return One;
     }
 
     private static Term For (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       foreach (Term arg in args)
-       if (arg.Eval (domain).IsTrue)
-         return One;
+       {
+         Term result = arg.Eval (domain);
+         if (domain.Thrown ())
+           return result;
+         if (result.IsTrue)
+           return One;
+       }
       return Zero;
     }
 
@@ -1473,13 +1440,21 @@ namespace System.Xml
       Term result = One;
 
       foreach (Term arg in args)
-       result = arg.Eval (domain);
+       {
+         result = arg.Eval (domain);
+         if (domain.Thrown ())
+           return result;
+       }
       return result;
     }
 
     private static Term Fif (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (args[0].Eval (domain).IsTrue)
+      Term result = args[0].Eval (domain);
+
+      if (domain.Thrown)
+       return result;
+      if (result.IsTrue)
        return args[1].Eval (domain);
       if (args.Length == 2)
        return Zero;
@@ -1488,11 +1463,19 @@ namespace System.Xml
 
     private static Term Fwhen (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (! args[0].Eval (domain).IsTrue)
+      Term result = args[0].Eval (domain);
+
+      if (domain.Thrown)
+       return result;
+      if (! result.IsTrue)
        return Zero;
-      Term result = One;
+      result = One;
       for (int i = 1; i < args.Length; i++)
-       result = args[i].Eval (domain);
+       {
+         result = args[i].Eval (domain);
+         if (domain.Thrown)
+           return result;
+       }
       return result;
     }
 
@@ -1513,11 +1496,11 @@ namespace System.Xml
       Term result = Zero;
       try {
        domain.Catch (CatchTag.Break);
-       while (! domain.Thrown)
+       while (! domain.Thrown ())
          foreach (Term arg in args)
            {
              result = arg.Eval (domain);
-             if (domain.Thrown)
+             if (domain.Thrown ())
                return result;
            }
       } finally {
@@ -1531,11 +1514,11 @@ namespace System.Xml
       Term result = Zero;
       try {
        domain.Catch (CatchTag.Break);
-       while (! domain.Thrown && args[0].Eval (domain).IsTrue)
+       while (! domain.Thrown () && args[0].Eval (domain).IsTrue)
          for (int i = 1; i < args.Length; i++)
            {
              result = args[i].Eval (domain);
-             if (domain.Thrown)
+             if (domain.Thrown ())
                return result;
            }
       } finally {
@@ -1554,18 +1537,23 @@ namespace System.Xml
          if (result.IsTrue)
            {
              for (int i = 1; i < list.Count; i++)
-               result = list[i].Eval (domain);
+               {
+                 domain.depth++;
+                 result = list[i].Eval (domain);
+                 domain.depth--;
+                 if (domain.Thrown ())
+                   return result;
+               }                 
              return result;
            }
        }
       return Zero;
     }
 
-    private static Term Fforeach (Domain domain, Variable vari,
-                                       Term[] args)
+    private static Term Fforeach (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       Term result = args[0].Eval (domain);
-      if (domain.Thrown)
+      if (domain.Thrown ())
        return result;
       List<Term> list = result.Listval;
       Bindings current = domain.bindings;
@@ -1579,7 +1567,7 @@ namespace System.Xml
              for (int i = 1; i < args.Length; i++)
                {
                  result = args[i].Eval (domain);
-                 if (domain.Thrown)
+                 if (domain.Thrown ())
                    return result;
                }
            } finally {
@@ -1594,7 +1582,7 @@ namespace System.Xml
 
     private static Term Fquote (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      return new Term (args[0]);
+      return args[0];
     }
 
     private static Term Ftype (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1610,116 +1598,196 @@ namespace System.Xml
       return TermTerm;
     }
 
-    public static Term Fcatch (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+    private static Term eval_terms (Domain domain, Term[] terms, int idx,
+                                   out bool caught)
     {
-      Term result = Zero;
-      try {
-       domain.Catch (new CatchTag (args[0].Symval));
-       result = args[1].Eval (domain);
-      } finally {
-       domain.Uncatch ();
-      }
+      Term result= Zero;
+
+      caught = false;
+      for (int i = idx; i < terms.Length; i++)
+       {
+         result = terms[i].Eval (domain);
+         if (domain.Thrown (out caught))
+           return result;
+       }
       return result;
     }
 
+    public static Term Fcatch (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+    {
+      Term result;
+      bool caught = false;
+
+      if (args.Length < 2)
+       throw new Error (Error.WrongArgument,
+                        "Too few arguments: {0}", args.Length);
+      ErrorTerm err = args[0].objval as ErrorTerm;
+      if (err != null)
+       {
+         try {
+           result = eval_terms (domain, args, 1, out caught);
+         } catch (System.Exception exception) {
+           Term term;
+
+           Error e = exception as Error;
+           if (e != null)
+             term = new Term (new ErrorTerm (e.Name, e.Message, e.Stack));
+           else
+             term = new Term (new ErrorTerm (exception));
+           if (! args[0].Matches (term))
+             throw exception;
+           if (vari != null)
+             vari.SetValue (term);
+           return One;
+         }
+       }
+      else if (args[0].IsSymbol)
+       {
+         try {
+           domain.Catch (new CatchTag (args[0].Symval));
+           result = eval_terms (domain, args, 1, out caught);
+           if (caught)
+             {
+               if (vari != null)
+                 vari.SetValue (result);
+               return One;
+             }
+           return Zero;
+         } finally {
+           domain.Uncatch ();
+         }
+       }
+      throw new Error (Error.WrongArgument,
+                      "Not a symbol nor an error: {0}", args[0]);
+    }
+
     public static Term Fthrow (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      domain.ThrowTag (new CatchTag (args[0].Symval));
-      return (args.Length == 1 ? Zero : args[1]);
-    }
-
-    public delegate TermValue TermParser (Domain domain, XmlNode node);
-
-    public class TermType
-    {
-      public readonly Symbol type;
-      internal readonly TermParser parser;
-
-      public TermType (Symbol type, TermParser parser)
-      {
-       this.type = type;
-       this.parser = parser;
-      }
+      if (args[0].IsSymbol)
+       {
+         domain.ThrowSymbol (args[0]);
+         return (args[args.Length - 1]);
+       }
+      if (args[0].IsError)
+       {
+         ErrorTerm err = (ErrorTerm) args[0].objval;
+         throw new Error (err.ErrorName, err.ErrorMessage);
+       }
+      throw new Error (Error.WrongArgument,
+                      "Not a symbol nor an error: {0}", args[0]);
     }
 
     public abstract class TermValue
     {
       public virtual Term Eval (Domain domain) { return new Term (this); }
       public virtual TermValue Clone () { return this; }
+      public virtual bool IsTrue { get { return true; } }
+      public virtual bool Matches (TermValue other) { return Equals (other); }
+      public override abstract bool Equals (object obj);
+      public override abstract int GetHashCode ();
+      public virtual string ToString (bool detail) { return ToString (); }
     }
 
     private class Varref : TermValue
     {
-      private Symbol name;
+      private static Symbol name = "varref";
+      public static Symbol Name { get { return name; } }
+
+      private Symbol vname;
       private Variable vari;
 
-      public Varref (Symbol name) { this.name = name; }
+      public Varref (Symbol vname) { this.vname = vname; }
 
       public override Term Eval (Domain domain)
       {
        if (vari == null || vari.domain != domain)
-         vari = domain.GetVar (name, true);
+         vari = domain.GetVarCreate (vname);
        return vari.Value;
       }
 
-      internal static TermValue parser (Domain domain, XmlNode node)
+      public static TermValue Parser (Domain domain, XmlNode node)
       {
        return new Varref ((Symbol) node.Attributes[Qvname].Value);
       }
 
-      public override string ToString ()
+      public override bool Equals (object obj)
+      {
+       Varref varref = obj as Varref;
+       return (varref != null && varref.vari.name == vari.name);
+      }
+
+      public override int GetHashCode ()
+      {
+       return vari.name.GetHashCode ();
+      }        
+
+      public override string ToString () { return ToString (true); }
+
+      public override string ToString (bool detail)
       {
-       return "<varref vname=\"" + name + "\"/>";
+       return "<varref vname=\"" + vname + "\"/>";
       }
     }
 
     private class Funcall : TermValue
     {
+      private static Symbol name = "funcall";
+      public static Symbol Name { get { return name; } }
+      private static Term[] null_args = new Term[0];
+
       internal Function func;
       internal Variable vari;
       internal Term[] args;
 
       public Funcall (Function func, Variable vari, Term[] args)
        {
-         if (args != null)
-           {
-             int nargs = args.Length;
-             if (nargs < func.min_arg
-                 || (func.max_arg >= 0 && nargs > func.max_arg))
-               throw_exception ("Invalid number of arguments to {0}: ",
-                                func.name, nargs);
-           }
+         if (args == null)
+           args = null_args;
+         int nargs = args.Length;
+         if (nargs < func.min_args
+             || (func.max_args >= 0 && nargs > func.max_args))
+           throw new Error (Error.WrongArgument,
+                            "Wrong number of arguments to {0}: {1}",
+                            func.name, nargs);
+         if (! func.with_var && vari != null)
+           throw new Error (Error.WrongArgument,
+                            "Wrong vname attribute to {0}: {1}",
+                            func.name, vari.name);
          this.func = func;
          this.vari = vari;
          this.args = args;
        }
 
-      internal static TermValue parser (Domain domain, XmlNode node)
-       {
-         Symbol fname = node.Name;
-         XmlAttribute attr;
+      public static TermValue Parser (Domain domain, XmlNode node)
+      {
+       Symbol fname = node.Name;
+       XmlAttribute attr;
 
-         if (fname == Qfuncall)
-           fname = node.Attributes[Qfname].Value;
-         Function func = domain.GetFunc (fname);
-         Variable vari;
-         attr = node.Attributes[Qvname];
-         vari = attr == null ? null : domain.GetVar (attr.Value, true);
-         XmlNodeList nlist = node.ChildNodes;
-         int nargs = nlist.Count;
-         Term[] args = new Term[nargs];
-         for (int i = 0; i < nargs; i++)
-           args[i] = new Term (domain, nlist[i]);
-         return new Funcall (func, vari, args);
-       }
+       if (fname == Qfuncall)
+         fname = node.Attributes[Qfname].Value;
+       Function func = domain.GetFunc (fname);
+       Variable vari;
+       attr = node.Attributes[Qvname];
+       vari = attr == null ? null : domain.GetVarCreate (attr.Value);
+       XmlNodeList nlist = node.ChildNodes;
+       int nargs = nlist.Count;
+       Term[] args = new Term[nargs];
+       for (int i = 0; i < nargs; i++)
+         args[i] = Parse (domain, nlist[i]);
+       return new Funcall (func, vari, args);
+      }
 
       public override Term Eval (Domain domain)
       {
-       domain.DebugWrite (true, ToString ());
-       domain.depth++;
-       Term result = func.Call (domain, vari, args);
-       domain.depth--;
-       domain.DebugWrite (true, " ==> {0}", result.ToString ());
+       Term result;
+       domain.TraceWrite (ToString ());
+       try {
+         domain.depth++;
+         result = func.Call (domain, vari, args);
+       } finally {
+         domain.depth--;
+       }
+       domain.TraceWrite ("=> {0}", result.ToString ());
        return result;
       }
 
@@ -1728,16 +1796,39 @@ namespace System.Xml
        return new Funcall (func, vari, args);
       }
 
-      public override string ToString ()
+      public override bool Equals (object obj)
+      {
+       Funcall funcall = obj as Funcall;
+       return (obj != null
+               && funcall.func == func
+               && funcall.vari == vari
+               && funcall.args.Length == args.Length);
+      }
+
+      public override int GetHashCode ()
+      {
+       return func.GetHashCode () ^ args.Length;
+      }
+
+      public override string ToString () { return ToString (true); }
+
+      public override string ToString (bool detail)
       {
        string str = "<" + func.name;
        if (vari != null)
-         str += " vname=\"" + vari.name + "\"";
-       if (args == null)
+         {
+           str += " vname=\"" + vari.name + "\"";
+           if (detail)
+             str += " val=" + vari.Value.ToString ();
+         }
+       if (args.Length == 0 || ! detail)
          return str + "/>";
        str += ">";
        if (func is Function.SpecialForm)
-         str += String.Format ("({0})...", args.Length);
+         {
+           for (int i = 0; i < args.Length; i++)
+             str += ".";
+         }
        else
          foreach (Term e in args)
            str += e;
@@ -1745,6 +1836,141 @@ namespace System.Xml
       }
     }
 
+    internal class ErrorTerm : TermValue
+    {
+      private static Symbol name = "error";
+      public static Symbol Name { get { return name; } }
+      
+      private readonly Symbol ename;
+      public Symbol ErrorName { get { return ename; } }
+      private string message;
+      public string ErrorMessage { get { return message; } }
+      private Term[] stack;
+
+      public ErrorTerm (Symbol ename, string message)
+       : this (ename, message, null) { }
+
+      internal ErrorTerm (Symbol ename, string message, Term[] stack)
+       {
+         this.ename = ename;
+         this.message = message;
+         this.stack = stack;
+       }
+
+      internal ErrorTerm (Exception e)
+       {
+         if (e is ArithmeticException)
+           ename = Error.ArithmeticError;
+         else if (e is IndexOutOfRangeException)
+           ename = Error.IndexOutOfRange;
+         else if (e is InsufficientMemoryException
+                  || e is OutOfMemoryException)
+           ename = Error.MemoryError;
+         else
+           ename = Error.UnknownError;
+         message = e.Message;
+       }
+
+      public static TermValue Parser (Domain domain, XmlNode node)
+      {
+       XmlAttribute attr = node.Attributes[Qename];
+       Symbol ename = attr == null ? Qnull : (Symbol) attr.Value;
+       string message = node.InnerText;
+       return new ErrorTerm (ename, message);
+      }
+
+      public Term[] CallStack {
+       get { return stack; }
+       internal set { stack = value; }
+      }
+
+      public override TermValue Clone ()
+      {
+       return new ErrorTerm (ename, message);
+      }
+
+      public override bool Equals (object obj)
+      {
+       ErrorTerm e = obj as ErrorTerm;
+       return (e != null && e.ename == ename && e.message == message
+               && (e.stack == null ? stack == null
+                   : (stack != null && e.stack.Length == stack.Length)));
+      }
+
+      public override int GetHashCode ()
+      {
+       return ename.GetHashCode ();
+      }
+
+      public override bool Matches (TermValue term)
+      {
+       ErrorTerm e = term as ErrorTerm;
+       return (e != null && (ename == Qnull || e.ename == ename));
+      }
+
+      public override string ToString () { return ToString (true); }
+
+      public override string ToString (bool detail)
+       {
+         string str = "<error type=\"" + ename + "\">";
+         if (message != null)
+           str += message;
+         if (stack != null)
+           for (int i = 0; i < stack.Length; i++)
+             str += stack[i].ToString (false);
+         return str + "</error>";
+       }
+    }
+
+    public class Str
+    {
+      private string str;
+      private Regex regex;
+
+      public Str (string str) { this.str = str; }
+
+      public Str Clone (Str str) { return new Str (str.str); }
+
+      public bool Equals (string str) { return this.str == str; }
+
+      public bool Equals (Str str) { return this.str == str.str; }
+
+      public bool Matches (Str str)
+      {
+       if (regex != null)
+         regex = new Regex (this.str);
+       return regex.IsMatch (str.str);
+      }
+
+      public int Nth (int index) { return (int) str[index]; }
+
+      public void Insert (int index, Str str)
+      {
+       if (index < 0)
+         this.str = this.str + str.str;
+       else
+         this.str = this.str.Insert (index, str.str);
+       regex = null;
+      }
+
+      public void Insert (int index, char c)
+      {
+       if (index < 0)
+         this.str = this.str + c;
+       else
+         this.str = this.str.Insert (index, new string (c, 1));
+       regex = null;
+      }
+
+      public void Delete (int from, int to)
+      {
+       this.str = this.str.Remove (from, to - from);
+       regex = null;
+      }
+
+      public override string ToString () { return str; }
+    }
+
     public struct Term
     {
       public int intval;
@@ -1755,59 +1981,19 @@ namespace System.Xml
       // <symbol>...</symbol>
       public Term (Symbol name) { intval = 0; objval = name; }
       // <string>...</string>
-      public Term (string str) { intval = 0; objval = str; }
+      public Term (string str) { intval = 0; objval = new Str (str); }
       // <list>...</list>
       public Term (List<Term> list) { intval = 0; objval = list; }
-
-      public Term (Term term) { intval = term.intval; objval = term.objval; }
-      public Term (TermValue obj) { intval = 0; objval = obj; }
-
-      public Term (Domain domain, XmlNode node)
+      // <error ename="ERROR-NAME">ERROR-MESSASGE</error>
+      public Term (Symbol name, string message)
        {
-         Symbol name = node.Name;
-
-         if (name == Qinteger)
-           {
-             intval = parse_integer (node.InnerText);
-             objval = null;
-           }
-         else
-           {
-             intval = 0;
-             if (name == Qsymbol)
-               objval = (Symbol) node.InnerText;
-             else if (name == Qstring)
-               objval = node.InnerText.Clone ();
-             else if (name == Qlist)
-               {
-                 List<Term> list = new List<Term> ();
-                 for (node = node.FirstChild; node != null;
-                      node = node.NextSibling)
-                   list.Add (new Term (domain, node));
-                 objval = list;
-               }
-             else
-               {
-                 TermType term_type;
-
-                 if (domain.termtypes.TryGetValue (name, out term_type))
-                   objval = term_type.parser (domain, node);
-                 else
-                   {
-                     Funcall funcall = (Funcall) Funcall.parser (domain, node);
-                     if (funcall.func is Function.Macro)
-                       {
-                         Term result = funcall.Eval (domain);
-                         intval = result.intval;
-                         objval = result.objval;
-                       }
-                     else
-                       objval = funcall;
-                   }
-               }
-           }
+         intval = 0;
+         objval = new ErrorTerm (name, message);
        }
 
+      public Term (Str str) { intval = 0; objval = str; }
+      public Term (TermValue obj) { intval = 0; objval = obj; }
+
       // <varref vname="VNAME"/>
       public Term (Domain domain, Symbol vname)
        {
@@ -1825,7 +2011,7 @@ namespace System.Xml
          intval = 0;
 
          Function func = domain.GetFunc (fname);
-         Variable vari = vname == Qnull ? null : domain.GetVar (vname, true);
+         Variable vari = vname == Qnull ? null : domain.GetVarCreate(vname);
          Funcall funcall = new Funcall (func, vari, args);
          if (func is Function.Macro)
            {
@@ -1840,7 +2026,8 @@ namespace System.Xml
       public object Objval {
        get {
          if (objval == null)
-           throw new Exception ("term is an integer: " + this);
+           throw new Error (Error.WrongType,
+                            "term is an integer: {0}", this);
          return objval;
        }
       }
@@ -1848,23 +2035,23 @@ namespace System.Xml
       public int Intval {
        get {
          if (objval != null)
-           throw new Exception ("term is not integer: " + this);
+           throw new Error (Error.WrongType, "{0} is not an integer", this);
          return intval;
        }
       }
 
-      public string Strval {
+      public Str Strval {
        get {
          if (! IsStr)
-           throw new Exception ("term is not string: " + this);
-         return (string) objval;
+           throw new Error (Error.WrongType, "{0} is not a string", this);
+         return (Str) objval;
        }
       }
 
       public string Symval {
        get {
          if (! IsSymbol)
-           throw new Exception ("term is not symbol: " + this);
+           throw new Error (Error.WrongType, "{0} is not a symbol", this);
          return (Symbol) objval;
        }
       }
@@ -1872,7 +2059,7 @@ namespace System.Xml
       public List<Term> Listval {
        get {
          if (! IsList)
-           throw new Exception ("term is not list: " + this);
+           throw new Error (Error.WrongType, "{0} is not a list");
          return (List<Term>) objval;
        }
       }
@@ -1883,33 +2070,41 @@ namespace System.Xml
                  ? (intval != 0)
                  : objval is List<Term>
                  ? (((List<Term>) objval).Count != 0)
+                 : objval is TermValue
+                 ? ((TermValue) objval).IsTrue
                  : true);
        }
       }
+
       public bool IsInt { get { return (objval == null); } }
-      public bool IsStr { get { return (objval is string); } }
+      public bool IsStr { get { return (objval is Str); } }
       public bool IsSymbol { get { return (objval is Symbol); } }
       public bool IsList { get { return (objval is List<Term>); } }
+      public bool IsError { get { return (objval is ErrorTerm); } }
 
-      public bool IsType (Type type)
-      {
-       return (objval == null ? type == typeof (int)
-               : type == objval.GetType ());
-      }
-
-      public Term Eval (Domain domain)
+      internal Term Eval (Domain domain)
       {
-       if (objval == null || objval is Symbol || objval is string)
+       if (objval == null || objval is Symbol || objval is Str
+           || objval is List<Term>)
          return this;
-       if (objval is List<Term>)
-         return new Term ((List<Term>) objval);
-       return ((TermValue) objval).Eval (domain);
+       try {
+         domain.CallStackPush (this);
+         return ((TermValue) objval).Eval (domain);
+       } catch (Error e) {
+         if (e.Stack == null)
+           e.Stack = domain.CallStack;
+         throw e;
+       } finally {
+         domain.CallStackPop ();
+       }
       }
 
       public Term Clone ()
       {
-       if (objval == null || objval is Symbol || objval is string)
+       if (objval == null || objval is Symbol)
          return this;
+       if (objval is Str)
+         return new Term (((Str) objval).ToString ());
        if (objval is List<Term>)
          {
            List<Term> list = new List<Term> ();
@@ -1919,7 +2114,71 @@ namespace System.Xml
        return new Term (((TermValue) objval).Clone ());
       }
 
-      public override string ToString ()
+      public static bool operator== (Term t1, Term t2)
+       {
+         return t1.Equals (t2);
+       }
+
+      public static bool operator!= (Term t1, Term t2) { return ! (t1 == t2); }
+
+      public override bool Equals (object obj)
+      {
+       if (! (obj is Term))
+         return false;
+       Term term = (Term) obj;
+       if (IsInt)
+         return term.IsInt && term.Intval == Intval;
+       if (IsSymbol)
+         return term.IsSymbol && term.Symval == Symval;
+       if (IsStr)
+         return (term.IsStr && term.Strval.Equals (Strval));
+       if (IsList)
+         {
+           if (! term.IsList)
+             return false;
+           List<Term> l1 = objval as List<Term>;
+           List<Term> l2 = term.objval as List<Term>;
+
+           if (l1.Count != l2.Count)
+             return false;
+           for (int i = 0; i < l1.Count; i++)
+             if (! l1[i].Equals (l2[i]))
+               return false;
+           return true;
+         }
+       return ((TermValue) objval).Equals (obj);
+      }
+
+      public override int GetHashCode () { return intval; }
+
+      public bool Matches (Term term)
+      {
+       if (IsInt)
+         return term.IsInt && Intval == term.Intval;
+       if (IsSymbol)
+         return term.IsSymbol && Symval == term.Symval;
+       if (IsStr)
+         return term.IsStr && Strval.Matches (term.Strval);
+       if (IsList)
+         {
+           if (! term.IsList)
+             return false;
+           List<Term> l1 = objval as List<Term>;
+           List<Term> l2 = term.objval as List<Term>;
+
+           if (l1.Count > l2.Count)
+             return false;
+           for (int i = 0; i < l1.Count; i++)
+             if (! l1[i].Equals (l2[i]))
+               return false;
+           return true;
+         }
+       return ((TermValue) objval).Matches ((TermValue) term.objval);
+      }
+
+      public override string ToString () { return ToString (true); }
+
+      public string ToString (bool detail)
       {
        string str;
 
@@ -1927,139 +2186,334 @@ namespace System.Xml
          str = "<integer>" + intval + "</integer>";
        else if (objval is Symbol)
          str = "<symbol>" + objval + "</symbol>";
-       else if (objval is string)
+       else if (objval is Str)
          str = "<string>" + objval + "</string>";
        else if (objval is List<Term>)
          {
-           str = "<list>";
-           foreach (Term e in (List<Term>) objval)
-             str += e;
-           str += "</list>";
+           if (detail)
+             {
+               str = "<list>";
+               foreach (Term e in (List<Term>) objval)
+                 str += e;
+               str += "</list>";
+             }
+           else
+             str = "<list/>";
          }
        else if (objval is Term)
          str = "<quote>" + objval + "</quote>";
-       else if (objval is TermValue)
-         str = ((TermValue) objval).ToString ();
        else
-         throw new Exception ("invalid Term object: " + objval);
+         str = ((TermValue) objval).ToString (detail);
        return str;
       }
     }
 
-    static private Term Zero = new Term (0);
-    static private Term One = new Term (1);
-    static private Term TermInt = new Term (Qinteger);
-    static private Term TermStr = new Term (Qstring);
-    static private Term TermSymbol = new Term (Qsymbol);
-    static private Term TermList = new Term (Qlist);
-    static private Term TermTerm = new Term ((Symbol) "term");
+    private static Term Zero = new Term (0);
+    private static Term One = new Term (1);
+    private static Term TermInt = new Term (Qinteger);
+    private static Term TermStr = new Term (Qstring);
+    private static Term TermSymbol = new Term (Qsymbol);
+    private static Term TermList = new Term (Qlist);
+    private static Term TermTerm = new Term ((Symbol) "term");
 
-    internal static int parse_integer (string str)
+    private static int parse_integer (XmlNode node)
     {
+      string str = node.InnerText;
       int len = str.Length;
-      bool negative = false;
+      int i, c;
 
-      if (len <= 1)
-       return (len == 0 ? 0 : str[0] - '0');
+      if (len == 2 && str[0] == '?')
+       return str[1];
+      if (len > 2
+         && str[1] == 'x' && ((c = str[0]) == '0' || c == '#'))
+       {
+         if (! int.TryParse (str.Substring (2),
+                             Globalization.NumberStyles.HexNumber, null,
+                             out i))
+           throw new Error (Error.InvalidInteger, node,
+                            "Not a integer string: {0}", str);
+         return i;
+       }
+      if (! int.TryParse (str, out i))
+       throw new Error (Error.InvalidInteger, node,
+                        "Not a integer string: {0}", str);
+      return i;
+    }
+
+    private static Symbol parse_defvar (Domain domain, XmlNode node)
+    {
+      XmlAttribute name = node.Attributes[Qvname];
+      if (name == null)
+       throw new Error (Error.NoVariableName, node,
+                        "No variable name to define");
+      Symbol vname = name.Value;
+      String desc;
+      Variable vari;
+
+      node = node.FirstChild;
+      if (node != null && node.Name == Qdescription)
+       {
+         desc = node.InnerText;
+         node = node.NextSibling;
+       }
+      else
+       desc = null;
+      if (node != null)
+       {
+         Symbol type = node.Name;
+         XmlNodeList range_list = null;
+         int nranges = 0;
+         XmlNode n = node.NextSibling;
 
-      int c = str[0];
-      int i;
+         if (n != null)
+           {
+             range_list = n.ChildNodes;
+             nranges = range_list.Count;
+           }
 
-      if (c == '?')
-       return str[1];
-      if ((c == '0' || c == '#') && str[1] == 'x')
+         if (type == Qinteger)
+           {
+             int val = parse_integer (node);
+             int[] range = null;
+             if (range_list != null)
+               {
+                 range = new int[nranges * 2];
+                 for (int i = 0; i < nranges; i++)
+                   {
+                     XmlNode nd = range_list[i];
+                     if (nd.Name == Qrange)
+                       {
+                         range[i * 2] = parse_integer (nd.FirstChild);
+                         range[i * 2 + 1] = parse_integer (nd.LastChild);
+                       }
+                     else
+                       {
+                         range[i * 2] = range[i * 2 + 1]
+                           = parse_integer (nd.FirstChild);
+                       }
+                   }
+               }
+             vari = domain.DefvarInt (vname, val, desc, range);
+           }
+         else if (type == Qstring)
+           {
+             string[] range = null;
+             if (range_list != null)
+               {
+                 range = new string[nranges];
+                 for (int i = 0; i < nranges; i++)
+                   range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
+               }
+             vari = domain.DefvarStr (vname, node.InnerText, desc, range);
+           }
+         else if (type == Qsymbol)
+           {
+             Symbol[] range = null;
+             if (range_list != null)
+               {
+                 range = new Symbol[nranges];
+                 for (int i = 0; i < nranges; i++)
+                   range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
+               }
+             vari = domain.DefvarSym (vname, (Symbol) node.InnerText, desc,
+                                      range);
+           }
+         else
+           throw new Error (Error.TermTypeInvalid, "Unknown type: {0}", type);
+       }
+      else
        {
-         i = 0;
-         for (int idx = 2; idx < len; idx++)
+         if (domain.variables.TryGetValue (vname, out vari))
+           vari = vari.Clone (domain);
+         else
+           vari = new Variable (domain, vname, Zero);
+         domain.variables[vname] = vari;
+       }
+      return vname;
+    }
+
+    private static Variable[] parse_args (Domain domain, XmlNode node,
+                                         out int min_args, out int max_args)
+    {
+      int nfixed = 0;
+      int noptional = 0;
+      int nrest = 0;
+      Variable[] args;
+
+      node = node.FirstChild;
+      if (node != null && node.Name == Qargs)
+       {
+         XmlNode n;
+         for (n = node.FirstChild; n != null; n = n.NextSibling)
            {
-             c = str[idx];
-             if (c < '0')
-               break;
-             else if (c <= '9')
-               i = i * 16 + (c - '0');
-             else if (c < 'A')
-               break;
-             else if (c <= 'F')
-               i = i * 16 + (c - 'A');
-             else if (c < 'a')
-               break;
-             else if (c <= 'f')
-               i = i * 16 + (c - 'a');
+             if (n.Name == Qfixed)
+               nfixed++;
+             else if (n.Name == Qoptional)
+               noptional++;
+             else if (n.Name == Qrest)
+               {
+                 if (nrest > 0)
+                   throw new Error (Error.WrongType, n, "Too many <rest>");
+                 nrest++;
+               }
              else
-               break;
+               throw new Error (Error.WrongType, n,
+                                "Not fixed, optional, nor rest: {0}", n.Name);
            }
-         return i;
+         min_args = nfixed;
+         max_args = nfixed + noptional + nrest;
+         args = new Variable[max_args];
+         n = node.FirstChild;
+         for (int i = 0; i < max_args; n = n.NextSibling)
+           args[i++] = domain.Defvar ((Symbol) n.Attributes[0].Value);
+         if (nrest == 1)
+           max_args = - max_args;
        }
-      if (c == '-')
-       negative = true;
-      i = c - '0';
-      for (int idx = 1; idx < len; idx++)
+      else
        {
-         c = str[idx];
-         if (c < '0' || c > '9')
-           break;
-         i = i * 10 + (c - '0');
+         min_args = max_args = 0;
+         args = new Variable[0];
        }
-      return negative ? - i : i;
+      return args;
+    }
+
+    public static Symbol parse_defun_head (Domain domain, XmlNode node)
+    {
+      Symbol name = node.Attributes[Qfname].Value;
+      int min_args, max_args;
+      Variable[] args;
+
+      args = parse_args (domain, node, out min_args, out max_args);
+      if (node.Name == Qdefun)
+       domain.Defun (name, min_args, max_args, args, null);
+      else
+       domain.Defmacro (name, min_args, max_args, args, null);
+      return name;
     }
 
-    private Term[] terms;
+    public static void parse_defun_body (Domain domain, XmlNode node)
+    {
+      bool is_defun = node.Name == Qdefun;
+      Symbol name = node.Attributes[Qfname].Value;
+      Function func = domain.GetFunc (name);
+
+      for (node = node.FirstChild; node != null; node = node.NextSibling)
+       if (node.Name != Qdescription && node.Name != Qargs)
+         break;
+      Console.WriteLine ("found body " + node.Name);
+      
+      Term[] body = Parse (domain, node, null);
+      if (is_defun)
+       ((Function.Lambda) func).SetBody (body);
+      else
+       ((Function.Macro) func).SetBody (body);
+    }
 
-    public static Term[] ParseTerms (Domain domain, XmlNode node)
+    public static Term Parse (Domain domain, XmlNode node)
     {
-      int nterms = 0;
-      for (XmlNode n = node; n != null; n = n.NextSibling)
-       if (n.NodeType == XmlNodeType.Element)
+      Symbol name = node.Name;
+
+      try {
+       if (name == Qinteger)
+         return new Term (parse_integer (node));
+       if (name == Qsymbol)
+         return new Term ((Symbol) node.InnerText);
+       if (name == Qstring)
+         return new Term (node.InnerText);
+       if (name == Qlist)
          {
-           if (n.Name == Qdefun)
-             domain.Defun (n, true);
-           else if (n.Name == Qdefmacro)
-             domain.Defmacro (n, true);
-           else if (n.Name == Qdefvar)
-             domain.Defvar (n);
-           else
-             nterms++;
+           List<Term> list = new List<Term> ();
+           for (node = node.FirstChild; node != null;
+                node = node.NextSibling)
+             list.Add (Parse (domain, node));
+           return new Term (list);
          }
-      Term[] terms = new Term[nterms];
-      int i = 0;
-      for (XmlNode n = node; n != null; n = n.NextSibling)
-       if (n.NodeType == XmlNodeType.Element)
+       if (name == Qdefun || name == Qdefmacro)
          {
-           if (n.Name == Qdefun)
-             domain.Defun (n, false);
-           else if (n.Name == Qdefmacro)
-             domain.Defmacro (n, false);
-           else if (n.Name != Qdefvar)
-             terms[i++]= new Term (domain, n);
+           name = parse_defun_head (domain, node);
+           parse_defun_body (domain, node);
+           return new Term (name);
+         }
+       if (name == Qdefvar)
+         {
+           name = parse_defvar (domain, node);
+           return new Term (name);
+         }
+       MethodInfo parser;
+       if (domain.termtypes.TryGetValue (name, out parser))
+         {
+           object[] arg = new object[] { domain, node };
+           return new Term ((TermValue) parser.Invoke (null, arg));
          }
-      return terms;
-    }
 
-    public static Term Eval (Domain domain, Term[] terms)
-    {
-      Term result = new Term (0);
-      foreach (Term term in terms)
-       {
-         result = term;
-         if (result.Objval is Funcall)
-           while ((result = result.Eval (domain)).Objval is Funcall);
-       }
-      return result;
+       Funcall funcall = (Funcall) Funcall.Parser (domain, node);
+       if (funcall.func is Function.Macro)
+         return funcall.Eval (domain);
+       return new Term (funcall);
+      } catch (Error e) {
+       if (e.Node == null)
+         e.Node = node;
+       throw e;
+      } catch (Exception e) {
+       throw new Error (Error.UnknownError, node, e, "Parsing error");
+      }
     }
 
+    private static bool default_stop (XmlNode n) { return n == null; }
+
+    public delegate bool ParseStop (XmlNode node);
 
-    public Xexpression (Domain domain, XmlNode node)
+    public static Term[] Parse (Domain domain, XmlNode node, ParseStop stop)
     {
-      terms = ParseTerms (domain, node);
+      if (stop == null)
+       stop = default_stop;
+
+      XmlNode n;
+      for (n = node; ! stop (n); n = n.NextSibling)
+       if (n.NodeType == XmlNodeType.Element
+           && (n.Name == Qdefun || n.Name == Qdefmacro))
+         {
+           try {
+             parse_defun_head (domain, n);
+           } catch (Error e) {
+             if (e.Node == null)
+               e.Node = node;
+             throw e;
+           } catch (Exception e) {
+             throw new Error (Error.UnknownError, node, e, "Parsing error");
+           }
+         }
+
+      List<Term> terms = new List<Term> ();
+      for (; node != n; node = node.NextSibling)
+       if (node.NodeType == XmlNodeType.Element)
+         {
+           try {
+             if (node.Name == Qdefun || node.Name == Qdefmacro)
+               parse_defun_body (domain, node);
+             else if (node.Name == Qdefvar)
+               parse_defvar (domain, node);
+             else
+               terms.Add (Parse (domain, node));
+           } catch (Error e) {
+             if (e.Node == null)
+               e.Node = node;
+             throw e;
+           } catch (Exception e) {
+             throw new Error (Error.UnknownError, node, e, "Parsing error");
+           }
+         }
+      return terms.ToArray ();
     }
 
-    public Xexpression (Domain domain, string url)
+    public static Term[] Parse (Domain domain, string url)
     {
       XmlDocument doc = new XmlDocument (Symbol.NameTable);
       XmlNode node;
 
-      using (XmlTextReader reader = new XmlTextReader (url, doc.NameTable))
+      using (XmlTextReader reader = new XmlTextReader (url, Symbol.NameTable))
        {
+         reader.WhitespaceHandling = WhitespaceHandling.None;
          do {
            reader.Read ();
          } while (reader.NodeType != XmlNodeType.None
@@ -2069,34 +2523,31 @@ namespace System.Xml
            throw new Exception ("Node <expr> not found");
          node = doc.ReadNode (reader);
        }
-      terms = ParseTerms (domain, node.FirstChild);
+      return Parse (domain, node.FirstChild, null);
+    }
+
+    public static Term Eval (Domain domain, Term term)
+    {
+      return Eval (domain, new Term[] { term });
     }
 
-    public Term Eval (Domain domain)
+    public static Term Eval (Domain domain, Term[] terms)
     {
       Term result = Zero;
 
-      domain.depth = 0;
       try {
-       domain.Catch (CatchTag.Return);
        foreach (Term term in terms)
          {
            result = term.Eval (domain);
-           if (domain.Thrown)
+           if (domain.Thrown ())
              return result;
          }
-      } finally {
-       domain.Uncatch ();
+       return result;
+      } catch (Error e) {
+       throw e;
+      } catch (Exception e) {
+       throw new Error (Error.UnknownError, null, e, "Runtime error");
       }
-      return result;
-    }
-
-    public override string ToString ()
-    {
-      string str = "";
-      for (int i = 0; i < terms.Length; i++)
-       str += terms[i];
-      return str;
     }
   }
 }