*** empty log message ***
[m17n/m17n-lib-cs.git] / XmlExpr.cs
index f88d2e7..2bcf476 100644 (file)
@@ -2,66 +2,66 @@ using System;
 using System.Collections;
 using System.Collections.Generic;
 using System.IO;
+using System.Reflection;
 using System.Xml;
 
-namespace System.Xml.Expression
+namespace System.Xml
 {
   public class Xexpression
   {
-    public static int debug_level = 0;
+    private static int debug_depth = 0;
 
-    public struct Name : IEquatable<Name>
+    public static int DebugDepth {
+      get { return debug_depth; }
+      set { debug_depth = value; }
+    }
+
+    public struct Symbol : IEquatable<Symbol>
     {
       private static NameTable nt = new NameTable ();
 
-      internal string name;
+      private string name;
 
-      public Name (string str)
-       {
-         name = nt.Add (str);
-       }
+      public Symbol (string str) { name = nt.Add (str); }
 
-      public static implicit operator Name (string str)
+      public static implicit operator Symbol (string str)
       {
-       return new Name (str);
+       return new Symbol (str);
       }
 
-      public static implicit operator string (Name name)
-      {
-       return name.name;
-      }
+      public static implicit operator string (Symbol sym) { return sym.name; }
 
-      public static bool operator== (Name n1, Name n2)
+      public static bool operator== (Symbol n1, Symbol n2)
        {
          return (object) n1.name == (object) n2.name;
        }
 
-      public static bool operator!= (Name n1, Name n2)
+      public static bool operator!= (Symbol n1, Symbol n2)
        {
          return (object) n1.name != (object) n2.name;
        }
 
-      public static bool operator== (Name n1, string n2)
+      public static bool operator== (Symbol n1, string n2)
        {
          return (object) n1.name == (object) n2;
        }
 
-      public static bool operator!= (Name n1, string n2)
+      public static bool operator!= (Symbol n1, string n2)
        {
          return (object) n1.name != (object) n2;
        }
 
-      public static bool operator== (string n1, Name n2)
+      public static bool operator== (string n1, Symbol n2)
        {
          return (object) n1 == (object) n2.name;
        }
 
-      public static bool operator!= (string n1, Name n2)
+      public static bool operator!= (string n1, Symbol n2)
        {
          return (object) n1 != (object) n2.name;
        }
 
-      public bool Equals (Name name)
+      public bool Equals (Symbol name)
       {
        return Object.ReferenceEquals (this.name, name.name);
       }
@@ -76,41 +76,41 @@ namespace System.Xml.Expression
        return name.GetHashCode ();
       }
 
-      public static NameTable Table { get { return nt; } }
+      public static NameTable NameTable { get { return nt; } }
 
       public override string ToString () { return name; }
     }
 
-    private static Name Nexpr = "expr";
-
-    private static Name Nfuncall = "funcall";
-    private static Name Nvarref = "varref";
-    private static Name Ninteger = "integer";
-    private static Name Nstring = "string";
-    private static Name Nsymbol = "symbol";
-    private static Name Nlist = "list";
-
-    private static Name Ndefun = "defun";
-    private static Name Nfname = "fname";
-    private static Name Nargs = "args";
-    private static Name Nargs_unevalled = "args-unevalled";
-    private static Name Nfixed = "fixed";
-    private static Name Noptional = "optional";
-    private static Name Nrest = "rest";
-
-    private static Name Ndefvar = "defvar";
-    private static Name Nvname = "vname";
-    private static Name Ndescription = "description";
-    private static Name Nrange = "range";
-
-    internal abstract class Function
+    private static Symbol Qexpr = "expr";
+
+    private static Symbol Qnull = "";
+    private static Symbol Qfuncall = "funcall";
+    private static Symbol Qinteger = "integer";
+    private static Symbol Qstring = "string";
+    private static Symbol Qsymbol = "symbol";
+    private static Symbol Qlist = "list";
+
+    public static Symbol Qdefun = "defun";
+    public static Symbol Qdefmacro = "defmacro";
+    private static Symbol Qfname = "fname";
+    private static Symbol Qargs = "args";
+    private static Symbol Qfixed = "fixed";
+    private static Symbol Qoptional = "optional";
+    private static Symbol Qrest = "rest";
+
+    public static Symbol Qdefvar = "defvar";
+    private static Symbol Qvname = "vname";
+    private static Symbol Qdescription = "description";
+    private static Symbol Qrange = "range";
+
+    public abstract class Function
     {
-      public Name name;
+      public Symbol name;
       public int min_arg, max_arg;
 
       public Function () { }
 
-      public Function (Name name, int min_arg, int max_arg)
+      public Function (Symbol name, int min_arg, int max_arg)
       {
        this.name = name;
        this.min_arg = min_arg;
@@ -129,24 +129,27 @@ namespace System.Xml.Expression
        public Builtin builtin;
        public bool setvar;
 
-       public Subroutine (Builtin builtin, Name name, 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)
        {
-         Term[] newargs = new Term[args.Length];
-
-         for (int i = 0; i < args.Length; i++)
+         if (args != null)
            {
-             newargs[i] = args[i].Eval (domain);
-             if (domain.Thrown)
-               return newargs[i];
+             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, newargs);
+         return builtin (domain, vari, args);
        }
       }
 
@@ -154,7 +157,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       {
        public Builtin builtin;
 
-       public SpecialForm (Builtin builtin, Name name,
+       public SpecialForm (Builtin builtin, Symbol name,
                            int min_arg, int max_arg)
          : base (name, min_arg, max_arg)
          {
@@ -167,67 +170,169 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       }
 
-      internal class Lambda : Function
+      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 bool args_evalled;
        internal Variable[] args;
        internal Term[] body;
 
-       public Lambda (XmlNode node, Domain domain)
+       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)
        {
-         int nfixed = 0;
-         int noptional = 0;
-         int nrest = 0;
-         name = node.Attributes[Nfname].Value;
-           
-         node = node.FirstChild;
-         if (node != null
-             && (node.Name == Nargs || node.Name == Nargs_unevalled))
-           {
-             XmlNode n;
-             args_evalled = node.Name == Nargs;
-             for (n = node.FirstChild; n != null; n = n.NextSibling)
-               {
-                 if (n.Name == Nfixed)
-                   nfixed++;
-                 else if (n.Name == Noptional)
-                   noptional++;
-                 else if (n.Name == Nrest)
-                   nrest++;
-                 else
-                   throw new Exception ("Invalid argument type: " + n);
+         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 ();
                }
-             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 ((Name) n.Attributes[0].Value);
-             if (nrest == 1)
-               max_arg = - max_arg;
-           }
-         else
-           {
-             min_arg = max_arg = 0;
-           }
+             }
+         } 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 void SetBody (XmlNode node, Domain domain)
+       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)
        {
-         for (node = node.FirstChild; node != null; node = node.NextSibling)
-           if (node.Name != Ndescription
-               && node.Name != Nargs
-               && node.Name != Nargs_unevalled)
-             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 (node, domain);
-           }
+         parse_body (domain, node, out body);
+       }
+
+       public void SetBody (Term[] body)
+       {
+         this.body = body;
        }
 
        public override Term Call (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -237,7 +342,7 @@ namespace System.Xml.Expression
 
          try {
            int i;
-           if (args_evalled)
+           if (args != null)
              {
                Term[] newargs = new Term[args.Length];
                for (i = 0; i < min_arg; i++)
@@ -249,8 +354,7 @@ namespace System.Xml.Expression
            if (body != null)
              {
                try {
-                 if (args_evalled)
-                   domain.Catch (CatchTag.Return);
+                 domain.Catch (CatchTag.Return);
                  foreach (Term term in body)
                    {
                      result = term.Eval (domain);
@@ -258,8 +362,7 @@ namespace System.Xml.Expression
                        return result;
                    }
                } finally {
-                 if (args_evalled)
-                   domain.Uncatch ();
+                 domain.Uncatch ();
                }
              }
          } finally {
@@ -270,32 +373,28 @@ namespace System.Xml.Expression
       }
     }
 
-    public class Variable : Object
+    public class Variable
     {
-      public readonly Name name;
-      public string desc;
-      internal Term default_val;
-      internal Term val;
-      object range;
+      public Domain domain;
+      public readonly Symbol name;
+      protected Term val;
 
-      public Variable (Name name, Term value)
+      public Variable (Domain domain, Symbol name, Term val)
       {
+       this.domain = domain;
        this.name = name;
-       val = value;
-       default_val = Zero;
+       this.val = val;
       }
 
       public virtual bool ValueP (Term val) { return true; }
 
-      public Variable Clone ()
+      public virtual Variable Clone (Domain domain)
       {
-       Variable v = new Variable (name, val);
-       v.desc = desc;
-       v.default_val = default_val;
-       v.range = range;
-       return v;
+       return new Variable (domain, name, val);
       }
 
+      public virtual void Reset () { val = Zero; }
+
       public Term Value
       {
        get { return val; }
@@ -306,184 +405,190 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       }
 
-      public Term DefaultValue
+      public Term SetValue (int i)
       {
-       get { return default_val; }
-       set {
-         if (! ValueP (value))
-           throw new Exception ("Invalid value: " + value);
-         default_val = value;
-       }
+       val.intval = i;
+       val.objval = null;
+       return val;
       }
 
-      public virtual object Range
+      public Term SetValue (string s)
       {
-       get { return range; }
-       set { range = value; }
+       val.objval = s;
+       return val;
       }
 
-      public override Term Eval (Domain domain) { return val; }
-
       public override string ToString () { return name + "(" + val + ")"; }
 
-      public class Int : Variable
+      public abstract class Typed : Variable
+      {
+       protected string desc;
+       private Term default_val;
+
+       protected Typed (Domain domain, Symbol name, Term val, string desc)
+         : base (domain, name, val)
+         {
+           this.desc = desc;
+           default_val = val;
+         }
+
+       public override void Reset () { val = default_val; }
+
+       public string Description {
+         get { return desc; }
+         set { desc = value; }
+       }
+      }
+
+      public class Int : Typed
       {
-       public int[] range;
+       private int[] range;
 
-       private static bool SubsetP (int[] r1, int[] r2)
+       public bool IsSubrange (int[] r)
          {
-           if (r2 == null)
+           if (range == null)
              return true;
-           for (int i = 0; i < r1.Length; i += 2)
+           for (int i = 0; i < r.Length; i += 2)
              {
                int j;
-               for (j = 0; j < r2.Length; j += 2)
-                 if (r2[j] <= r1[i] && r2[j + 1] >= r1[i + 1])
+               for (j = 0; j < range.Length; j += 2)
+                 if (range[j] <= r[i] && range[j + 1] >= r[i + 1])
                    break;
-               if (j >= r2.Length)
+               if (j >= range.Length)
                  return false;
              }
            return true;
          }
 
-       private static bool SubsetP (int val, int[] r)
-         {
-           if (r == null)
-             return true;
-           for (int i = 0; i < r.Length; i += 2)
-             if (r[i] <= val && r[i + 1] >= val)
-               return true;
-           return false;
-         }
-
-       public Int (Name name, string description, int value, int[] range)
-         : base (name, new Term (value))
+       public Int (Domain domain, Symbol name, int n, string desc, int[] range)
+         : base (domain, name, new Term (n), desc)
          {
-           if (! SubsetP (value, range))
-             throw new Exception ("Invalid value: " + value);
-           desc = description;
-           default_val = val;
+           if (range != null && range.Length % 2 == 1)
+             throw_exception ("Range length for {0} not even", name);
            this.range = range;
+           if (! ValueP (val))
+             throw_exception ("Invalid integer value for {0}: {1}", name, val);
          }
 
        public override bool ValueP (Term term)
        {
          if (! term.IsInt)
            return false;
-         return SubsetP (term.Intval, range);
+         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 object Range {
-         get { return range; }
-         set {
-           int[] r = (int[]) value;
-           if (! SubsetP (r, range)
-               || ! SubsetP (val.Intval, r)
-               || ! SubsetP (default_val.Intval, r))
-             throw new Exception ("Invalid range");
-           range = r;
-         }
+       public override Variable Clone (Domain domain)
+       {
+         return new Int (domain, name, val.Intval, desc, range);
        }
+
+       public int[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
       }
 
-      internal class Str : Variable
+      public class Str : Typed
       {
-       public string[] range;
+       private string[] range;
 
-       private static bool SubsetP (string[] r1, string[] r2)
+       public bool IsSubrange (string[] r)
          {
-           foreach (string s in r1)
-             if (! SubsetP (s, r2))
-               return false;
+           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 static bool SubsetP (string str, string[] r)
-         {
-           foreach (string s in r)
-             if (str == s)
-               return true;
-           return false;
-       }
-
-       public Str (Name name, string description, string value, string[] range)
-         : base (name, new Term (value))
+       public Str (Domain domain, Symbol name, string str, string desc,
+                   string[] range)
+         : base (domain, name, new Term (str), desc)
          {
-           if (! SubsetP (value, range))
-             throw new Exception ("Invalid value: " + value);
-           desc = description;
-           default_val = val;
            this.range = range;
+           if (! ValueP (val))
+             throw_exception ("Invalid string value for {0}: {1}", name, val);
          }
 
        public override bool ValueP (Term term)
        {
-         if (! (term.objval is string))
+         if (! term.IsStr)
            return false;
-         return SubsetP (term.Strval, range);
+         if (range == null)
+           return true;
+         string str = term.Strval;
+         foreach (string s in range)
+           if (str == s)
+             return true;
+         return false;
        }
 
-       public override object Range {
-         get { return range; }
-         set {
-           string[] r = (string[]) value;
-           if (! SubsetP (r, range)
-               || ! SubsetP (val.Strval, r)
-               || ! SubsetP (default_val.Strval, r))
-             throw new Exception ("Invalid range");
-           range = r;
-         }
+       public override Variable Clone (Domain domain)
+       {
+         return new Str (domain, name, val.Strval, desc, range);
        }
+
+       public string[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
       }
 
-      internal class Sym : Variable
+      public class Sym : Typed
       {
-       public Name[] range;
+       public Symbol[] range;
 
-       private static bool SubsetP (Name[] r1, Name[] r2)
+       public bool IsSubrange (Symbol[] r)
          {
-           foreach (Name n in r1)
-             if (! SubsetP (n, r2))
-               return false;
+           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 static bool SubsetP (Name name, Name[] r)
+       public Sym (Domain domain, Symbol name, Symbol sym, string desc,
+                   Symbol[] range)
+         : base (domain, name, new Term (sym), desc)
          {
-           foreach (Name n in r)
-             if (name == n)
-               return true;
-           return false;
-       }
-
-       public Sym (Name name, string description, Name value, Name[] range)
-         : base (name, new Term (value))
-         {
-           if (! SubsetP (value, range))
-             throw new Exception ("Invalid value: " + value);
-           desc = description;
-           default_val = val;
            this.range = range;
+           if (! ValueP (val))
+             throw_exception ("Invalid symbol value for {0}: {1}", name, val);
          }
 
        public override bool ValueP (Term term)
        {
-         if (! (term.objval is Name))
+         if (! term.IsSymbol)
            return false;
-         return SubsetP (term.Nameval, range);
+         if (range == null)
+           return true;
+         Symbol name = term.Symval;
+         foreach (Symbol n in range)
+           if (name == n)
+             return true;
+         return false;
        }
 
-       public override object Range {
-         get { return range; }
-         set {
-           Name[] r = (Name[]) value;
-           if (! SubsetP (r, range)
-               || ! SubsetP (val.Nameval, r)
-               || ! SubsetP (default_val.Nameval, r))
-             throw new Exception ("Invalid range");
-           range = r;
-         }
+       public override Variable Clone (Domain domain)
+       {
+         return new Sym (domain, name, val.Symval, desc, range);
        }
+
+       public Symbol[] Range { get { return range; } set { range = value; } }
       }
     }
 
@@ -496,7 +601,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       private Bindings (Variable vari)
       {
        this.vari = vari;
-       old_value = vari.val;
+       old_value = vari.Value;
       }
        
       public static Bindings Bind (Bindings bindings, Variable vari, Term val)
@@ -511,7 +616,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       internal Bindings UnboundTo (Bindings boundary)
       {
        for (Bindings b = this; b != boundary; b = b.next)
-         b.vari.val = b.old_value;
+         b.vari.Value = b.old_value;
        return boundary;
       }
 
@@ -524,25 +629,21 @@ namespace System.Xml.Expression
       }
     }
 
-#if false
-    internal class ThrowException : Exception
+    private static void throw_exception (string msg)
     {
-      Name tag;
-      public object value;
+      throw new Exception (msg);
+    }
 
-      public ThrowException (Name tag, object value) : base ()
-       {
-         this.tag = tag;
-         this.value = value;
-       }
+    private static void throw_exception (string fmt, params object[] args)
+    {
+      throw new Exception (String.Format (fmt, args));
     }
-#endif
 
     internal class CatchTag : IEquatable<CatchTag>
     {
       private object val;
 
-      public CatchTag (Name name) { val = name.name; }
+      public CatchTag (Symbol sym) { val = (string) sym; }
       private CatchTag (int i) { val = i; }
 
       public static CatchTag Return = new CatchTag (0);
@@ -562,31 +663,30 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     public class Domain
     {
+      public Symbol name;
       public object context;
       public int depth = 0;
 
-      internal Dictionary<Name, Function> functions;
-      internal Dictionary<Name, Dictionary<Name, Function>>
-       modules = new Dictionary<Name, Dictionary<Name, Function>> ();
-      internal Dictionary<Name, Variable> variables;
+      internal Dictionary<Symbol, MethodInfo> termtypes
+       = new Dictionary<Symbol, MethodInfo> ();
+      internal Dictionary<Symbol, Function> functions
+       = new Dictionary<Symbol, Function> ();
+      internal Dictionary<Symbol, Variable> variables
+       = new Dictionary<Symbol, Variable> ();
       internal Bindings bindings;
       private Stack<CatchTag> catch_stack = new Stack<CatchTag> ();
       private int catch_count = 0;
 
-      internal Domain ()
-      {
-       functions = new Dictionary<Name, Function> ();
-       variables = new Dictionary<Name, Variable> ();
-      }
+      internal Domain (Symbol name) { this.name = name; }
 
-      public Domain (object context) : this (basic, context)
-      {
-      }
+      public Domain (Symbol name, object context)
+        : this (name, basic, context) { }
 
-      public Domain (Domain parent, object context)
+      public Domain (Symbol name, Domain parent, object context) : this (name)
       {
-       functions = new Dictionary<Name, Function> (parent.functions);
-       variables = new Dictionary<Name, Variable> (parent.variables);
+       termtypes = new Dictionary<Symbol, MethodInfo> (parent.termtypes);
+       functions = new Dictionary<Symbol, Function> (parent.functions);
+       variables = new Dictionary<Symbol, Variable> (parent.variables);
        this.context = context;
       }
 
@@ -614,7 +714,7 @@ namespace System.Xml.Expression
          catch_count--;
       }
 
-      internal bool Thrown {
+      public bool Thrown {
        get { return catch_count < catch_stack.Count; }
       }
 
@@ -631,7 +731,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       internal void ThrowBreak ()
       {
        if (catch_stack.Peek () != CatchTag.Break)
-         throw new Exception ("No outer loop to break");
+         throw_exception ("No outer loop to break");
        catch_count--;
       }
 
@@ -645,60 +745,118 @@ namespace System.Xml.Expression
          }
       }
 
+      public void DefType (Type type)
+      {
+       if (! type.IsSubclassOf (typeof (TermValue)))
+         throw new Exception ("Not a subclass of TermValue: " + type);
+       BindingFlags flags = BindingFlags.Static | BindingFlags.NonPublic;
+       FieldInfo finfo = type.GetField ("name", flags);
+       if (finfo == null || finfo.FieldType != typeof (Symbol))
+         throw new Exception ("No \"name\" field of string type: " + type);
+       Symbol name = (Symbol) finfo.GetValue (null);
+       if (termtypes.ContainsKey (name)
+           || functions.ContainsKey (name))
+         throw new Exception ("already defined: " + name);
+       Type[] types = new Type[] { typeof (Domain), typeof (XmlNode) };
+       MethodInfo minfo = type.GetMethod ("Parser", types);
+       if (minfo == null || minfo.ReturnType != typeof (TermValue))
+         throw new Exception ("No \"Parser\" method of correct type: " + type);
+       termtypes[name] = minfo;
+      }
+
       public void DefSubr (Builtin builtin, string str, bool setvar,
                           int min_arg, int max_arg, params string[] aliases)
       {
-       Name name = str;
+       Symbol name = str;
+       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[(Name) a] = func;
+         functions[(Symbol) a] = func;
       }
 
       public void DefSpecial (Builtin builtin, string str,
                              int min_arg, int max_arg,
                              params string[] aliases)
       {
-       Name name = str;
+       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[(Name) a] = func;
+         functions[(Symbol) a] = func;
       }
 
       public void DefAlias (string alias, string str)
       {
-       functions[(Name) alias] = functions[(Name) str];
+       functions[(Symbol) alias] = functions[(Symbol) str];
       }
 
-      internal Function.Lambda RegisterFunction (XmlNode node)
+      public void Defun (Symbol name, Symbol[] args, Term[] body,
+                        bool prototype)
       {
-       Function.Lambda lambda = new Function.Lambda (node, this);
+       Function func;
 
-       functions[lambda.name] = lambda;        
-       return lambda;
+       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);
       }
 
-      public void Defun (XmlNode node)
+      public void Defun (XmlNode node, bool prototype)
       {
-       Name name = node.Attributes[Nfname].Value;
+       Symbol name = node.Attributes[Qfname].Value;
+       if (termtypes.ContainsKey (name))
+         throw new Exception ("already defined as termtype: " + name);
        Function func;
 
-       if (! functions.TryGetValue (name, out func))
-         func = RegisterFunction (node);
-       ((Function.Lambda) func).SetBody (node, this);
+       if (prototype || ! functions.TryGetValue (name, out func))
+         {
+           func = new Function.Lambda (this, node);
+           functions[name] = func;
+         }
+       if (! prototype)
+         ((Function.Lambda) func).SetBody (this, node);
+      }
+
+      public void Defun (Function func)
+      {
+       functions[func.name] = func;
+      }
+
+      public void Defmacro (XmlNode node, bool prototype)
+      {
+       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);
       }
 
-      public void Defvar (XmlNode node)
+      public Variable Defvar (XmlNode node)
       {
-       Name name = node.Attributes[0].Value;
+       Symbol name = node.Attributes[0].Value;
        String desc;
        Variable vari;
 
        node = node.FirstChild;
-       if (node.Name == Ndescription)
+       if (node != null && node.Name == Qdescription)
          {
            desc = node.InnerText;
            node = node.NextSibling;
@@ -707,7 +865,7 @@ namespace System.Xml.Expression
          desc = null;
        if (node != null)
          {
-           Name type = node.Name;
+           Symbol type = node.Name;
            XmlNodeList range_list = null;
            int nranges = 0;
            string val = node.InnerText;
@@ -719,93 +877,54 @@ namespace System.Xml.Expression
                nranges = range_list.Count;
              }
 
-           if (type == Ninteger)
+           if (type == Qinteger)
              {
-               int intval = parse_integer (val);
+               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 n = range_list[i];
-                       if (n.Name == Nrange)
+                       XmlNode nd = range_list[i];
+                       if (nd.Name == Qrange)
                          {
                            range[i * 2]
-                             = parse_integer (n.FirstChild.InnerText);
+                             = parse_integer (nd.FirstChild.InnerText);
                            range[i * 2 + 1]
-                             = parse_integer (n.LastChild.InnerText);
+                             = parse_integer (nd.LastChild.InnerText);
                          }
                        else
                          {
                            range[i * 2]
                              = range[i * 2 + 1]
-                             = parse_integer (n.InnerText);
+                             = parse_integer (nd.FirstChild.InnerText);
                          }
                      }
                  }
-
-               if (variables.TryGetValue (name, out vari))
-                 {
-                   if (! (vari is Variable.Int))
-                     throw new Exception ("Inalid value");
-                   vari = vari.Clone ();
-                   Term v = new Term (intval);
-                   vari.Value = v;
-                   vari.DefaultValue = v;
-                   if (range != null)
-                     vari.Range = range;
-                 }
-               else
-                 vari = new Variable.Int (name, desc, intval, range);
+               vari = DefvarInt (name, n, desc, range);
              }
-           else if (type == Nstring)
+           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].InnerText;
+                     range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
                  }
-
-               if (variables.TryGetValue (name, out vari))
-                 {
-                   if (! (vari is Variable.Str))
-                     throw new Exception ("Invalid value");
-                   vari = vari.Clone ();
-                   Term v = new Term (val);
-                   vari.Value = v;
-                   vari.DefaultValue = v;
-                   if (range != null)
-                     vari.Range = range;
-                 }
-               else
-                 vari = new Variable.Str (name, desc, val, range);
+               vari = DefvarStr (name, val, desc, range);
              }
-           else if (type == Nsymbol)
+           else if (type == Qsymbol)
              {
-               Name[] range = null;
+               Symbol[] range = null;
                if (range_list != null)
                  {
-                   range = new Name[nranges];
+                   range = new Symbol[nranges];
                    for (int i = 0; i < nranges; i++)
-                     range[i] = range_list[i].InnerText;
-                 }
-
-               if (variables.TryGetValue (name, out vari))
-                 {
-                   if (! (vari is Variable.Sym))
-                     throw new Exception ("Invalid value");
-                   vari = vari.Clone ();
-                   Term v = new Term (val);
-                   vari.Value = v;
-                   vari.DefaultValue = v;
-                   if (range != null)
-                     vari.Range = range;
+                     range[i] = range_list[i].FirstChild.InnerText;
                  }
-               else
-                 vari = new Variable.Sym (name, desc, val, range);
+               vari = DefvarSym (name, (Symbol) val, desc, range);
              }
            else
              throw new Exception ("Unknown type: " + type);
@@ -813,26 +932,109 @@ namespace System.Xml.Expression
        else
          {
            if (variables.TryGetValue (name, out vari))
-             vari = vari.Clone ();
+             vari = vari.Clone (this);
            else
-             vari = new Variable (name, Zero);
+             vari = new Variable (this, name, Zero);
+           variables[name] = vari;
          }
-       variables[name] = vari;
+       return vari;
       }
 
-      public void Defvar (Variable vari)
+      public Variable Defvar (Variable vari)
       {
+       vari = vari.Clone (this);
        variables[vari.name] = vari;
+       return vari;
       }
 
-      internal Variable Defvar (Name name)
+      internal Variable Defvar (Symbol name)
       {
-       Variable vari = new Variable (name, Zero);
+       Variable vari = new Variable (this, name, Zero);
        variables[name] = vari;
        return vari;
       }
 
-      internal Function GetFunc (Name name)
+      public Variable DefvarInt (Symbol name, int n, string desc, int[] range)
+      {
+       Variable vari;
+
+       if (variables.TryGetValue (name, out vari))
+         {
+           Variable.Int intvari = vari as Variable.Int;
+           if (intvari == null)
+             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! intvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
+               intvari.Range = range;;
+             }
+           if (desc != null)
+             intvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.Int (this, name, n, desc, range);
+           variables[name] = vari;
+         }
+       return vari;
+      }
+
+      public Variable DefvarStr (Symbol name, string str, string desc,
+                                string[] range)
+      {
+       Variable vari;
+
+       if (variables.TryGetValue (name, out vari))
+         {
+           Variable.Str strvari = vari as Variable.Str;
+           if (strvari == null)
+             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! strvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
+               strvari.Range = range;
+             }
+           if (desc != null)
+             strvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.Str (this, name, str, desc, range);
+           variables[name] = vari;
+         }
+       return vari;
+      }
+
+      public Variable DefvarSym (Symbol name, Symbol sym, string desc,
+                                Symbol[] range)
+      {
+       Variable vari;
+
+       if (variables.TryGetValue (name, out vari))
+         {
+           Variable.Sym symvari = vari as Variable.Sym;
+           if (symvari == null)
+             throw new Exception ("Variable type mismatch: " + name);
+           if (range != null)
+             {
+               if (! symvari.IsSubrange (range))
+                 throw new Exception ("Variable range mismatch: " + name);
+               symvari.Range = range;
+             }
+           if (desc != null)
+             symvari.Description = desc;
+         }
+       else
+         {
+           vari = new Variable.Sym (this, name, sym, desc, range);
+           variables[name] = vari;
+         }
+       return vari;
+      }
+
+      internal Function GetFunc (Symbol name)
       {
        Function func;
 
@@ -841,7 +1043,7 @@ namespace System.Xml.Expression
        return func;
       }
 
-      public bool CopyFunc (Domain domain, Name name)
+      public bool CopyFunc (Domain domain, Symbol name)
       {
        Function func = GetFunc (name);
 
@@ -851,27 +1053,31 @@ namespace System.Xml.Expression
 
       public void CopyFunc (Domain domain)
       {
-       foreach (KeyValuePair<Name, Function> kv in functions)
+       foreach (KeyValuePair<Symbol, Function> kv in functions)
          domain.functions[kv.Key] = kv.Value;
       }
 
-      public Variable GetVar (Name name)
+      public Variable GetVar (Symbol name, bool create)
       {
        Variable vari;
 
        if (! variables.TryGetValue (name, out vari))
-         variables[name] = vari = new Variable (name, Zero);
+         {
+           if (! create)
+             return null;
+           variables[name] = vari = new Variable (this, name, Zero);
+         }
        return vari;
       }
 
       public override string ToString ()
       {
        string str = "<(functions";
-       foreach (KeyValuePair<Name, Function> kv in functions)
+       foreach (KeyValuePair<Symbol, Function> kv in functions)
          str += " " + kv.Key;
        str += ") (variabls";
-       foreach (KeyValuePair<Name, Variable> kv in variables)
-         str += " " + kv.Key;
+       foreach (KeyValuePair<Symbol, Variable> kv in variables)
+         str += " " + kv.Value;
        str += ")";
        if (bindings != null)
          str += " " + bindings;
@@ -881,27 +1087,42 @@ namespace System.Xml.Expression
        return str;
       }
 
-      internal void DebugWrite (bool head, string fmt, params string[] arg)
+      internal void DebugWrite (string fmt, params string[] arg)
       {
-       if (debug_level > depth)
+       if (debug_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);
          }
       }
+
+      public object SaveValues ()
+      {
+       Dictionary<Variable,Term> values = new Dictionary<Variable,Term> ();
+
+       foreach (KeyValuePair<Symbol,Variable> kv in variables)
+         values[kv.Value] = kv.Value.Value.Clone ();
+       return values;
+      }
+
+      public void RestoreValues (object values)
+      {
+       foreach (KeyValuePair<Variable,Term> kv
+                in (Dictionary<Variable,Term>) values)
+         kv.Key.Value = kv.Value;
+      }
     }
 
     public delegate Term Builtin (Domain domain, Variable vari, Term[] args);
 
-    private static Domain basic = new Domain ();
+    private static Domain basic = new Domain ("basic");
 
     static Xexpression ()
     {
+      basic.DefType (typeof (Varref));
+      basic.DefType (typeof (Funcall));
+
       basic.DefSubr (Fset, "set", true, 1, 1, "=");
       basic.DefSubr (Fnot, "not", false, 1, 1, "!");
       basic.DefSubr (Fadd, "add", true, 1, -1, "+");
@@ -928,6 +1149,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       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");
@@ -946,7 +1168,7 @@ namespace System.Xml.Expression
     private static Term Fset (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       vari.Value = args[0];
-      return vari.val;
+      return args[0];
     }
 
     private static Term Fnot (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -956,25 +1178,19 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Fadd (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = vari == null ? 0 : vari.val.Intval;
+      int n = vari == null ? 0 : vari.Value.Intval;
 
       foreach (Term arg in args)
-       n += (int) arg;
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+       n += arg.Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Fmul (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = vari == null ? 1 : vari.val.Intval;
+      int n = vari == null ? 1 : vari.Value.Intval;
       foreach (Term arg in args)
-       n *= (int) arg;
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+       n *= arg.Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Fsub (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -988,15 +1204,12 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       else
        {
-         n = vari.val.Intval;
+         n = vari.Value.Intval;
          i = 0;
        }
       while (i < args.Length)
-       n -= (int) args[i++];
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+       n -= args[i++].Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Fdiv (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1010,34 +1223,27 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       else
        {
-         n = vari.val.Intval;
+         n = vari.Value.Intval;
          i = 0;
        }
       while (i < args.Length)
        n /= args[i++].Intval;
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Fmod (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (vari == null)
-       return (args[0].Intval % args[1].Intval);
-      vari.val.intval = vari.val.Intval % args[0].Intval;
-      return vari.val;
+      int n = args[0].Intval % args[1].Intval;
+
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Flogior (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = vari == null ? 0 : vari.val.Intval;
+      int n = vari == null ? 0 : vari.Value.Intval;
       foreach (Term arg in args)
-       n |= (int) arg;
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+       n |= arg.Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Flogand (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1051,31 +1257,24 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       else
        {
-         n = vari.val.Intval;
+         n = vari.Value.Intval;
          i = 0;
        }
       while (i < args.Length)
-       n &= (int) args[i++];
-      if (vari == null)
-       return n;
-      vari.val.intval = n;
-      return vari.val;
+       n &= args[i++].Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Flsh (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (vari == null)
-       return args[0].Intval << args[1].Intval;
-      vari.val.intval = vari.val.Intval << args[0].Intval;
-      return vari.val;
+      int n = args[0].Intval << args[1].Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Frsh (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (vari == null)
-       return args[0].Intval >> args[1].Intval;
-      vari.val.intval = vari.val.Intval >> args[0].Intval;
-      return vari.val;
+      int n = args[0].Intval >> args[1].Intval;
+      return (vari == null ? new Term (n) : vari.SetValue (n));
     }
 
     private static Term Feq (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1104,11 +1303,11 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Flt (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = (int) args[0];
+      int n = args[0].Intval;
 
       for (int i = 1; i < args.Length; i++)
        {
-         int n1 = (int) args[i];
+         int n1 = args[i].Intval;
          if (n >= n1)
            return Zero;
          n = n1;
@@ -1118,10 +1317,10 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Fle (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = (int) args[0];
+      int n = args[0].Intval;
       for (int i = 1; i < args.Length; i++)
        {
-         int n1 = (int) args[i];
+         int n1 = args[i].Intval;
          if (n > n1)
            return Zero;
          n = n1;
@@ -1131,10 +1330,10 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Fgt (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = (int) args[0];
+      int n = args[0].Intval;
       for (int i = 1; i < args.Length; i++)
        {
-         int n1 = (int) args[i];
+         int n1 = args[i].Intval;
          if (n <= n1)
            return Zero;
          n = n1;
@@ -1144,10 +1343,10 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Fge (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      int n = (int) args[0];
+      int n = args[0].Intval;
       for (int i = 1; i < args.Length; i++)
        {
-         int n1 = (int) args[i];
+         int n1 = args[i].Intval;
          if (n < n1)
            return Zero;
          n = n1;
@@ -1162,7 +1361,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       if (vari == null)
        list = new List<Term> ();
       else
-       list = vari.val.Listval;
+       list = vari.Value.Listval;
 
       foreach (Term arg in args)
        {
@@ -1178,8 +1377,7 @@ namespace System.Xml.Expression
          result.objval = list;
          return result;
        }
-      vari.val.objval = list;
-      return vari.val;
+      return vari.Value;
     }
 
     private static Term Fconcat (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1189,7 +1387,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       if (vari == null)
        str = "";
       else
-       str = vari.val.Strval;
+       str = vari.Value.Strval;
 
       foreach (Term arg in args)
        {
@@ -1201,15 +1399,15 @@ namespace System.Xml.Expression
          else
            str += (char) arg.Intval;
        }
+
       if (vari == null)
        {
-         Term result;
-         result.intval = 0;
-         result.objval = str;
-         return result;
+         Term term;
+         term.intval = 0;
+         term.objval = str;
+         return term;
        }
-      vari.val.objval = str;
-      return vari.val;
+      return vari.SetValue (str);
     }
 
     private static Term Fnth (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1241,29 +1439,35 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private static Term Fins (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (vari.val.IsStr)
-       vari.val.objval
-         = vari.val.Strval.Insert (args[0].Intval, args[1].Strval);
-      else if (vari.val.IsList)
-       vari.val.Listval.InsertRange (args[0].Intval, args[1].Listval);
+      Term term = vari.Value;
+
+      if (term.IsStr)
+       {
+         string str = term.Strval.Insert (args[0].Intval, args[1].Strval);
+         vari.SetValue (str);
+       }
+      else if (vari.Value.IsList)
+       vari.Value.Listval.InsertRange (args[0].Intval, args[1].Listval);
       else
-       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.val);
-      return vari.val;
+       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.Value);
+      return vari.Value;
     }
 
     private static Term Fdel (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      if (vari.val.IsStr)
-       vari.val.objval
-         = vari.val.Strval.Remove (args[0].Intval,
-                                   args[1].Intval - args[0].Intval);
-
-      else if (vari.val.IsList)
-       vari.val.Listval.RemoveRange (args[0].Intval,
+      if (vari.Value.IsStr)
+       {
+         string str
+           = vari.Value.Strval.Remove (args[0].Intval,
+                                       args[1].Intval - args[0].Intval);
+         vari.SetValue (str);
+       }
+      else if (vari.Value.IsList)
+       vari.Value.Listval.RemoveRange (args[0].Intval,
                                      args[1].Intval - args[0].Intval);
       else
-       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.val);
-      return vari.val;
+       throw new Exception ("term is not collection: " + vari.Value);
+      return vari.Value;
     }
 
     private static Term Fand (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
@@ -1373,7 +1577,13 @@ namespace System.Xml.Expression
          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;
            }
        }
@@ -1422,18 +1632,18 @@ namespace System.Xml.Expression
        return TermInt;
       if (args[0].IsStr)
        return TermStr;
-      if (args[0].IsName)
-       return TermName;
+      if (args[0].IsSymbol)
+       return TermSymbol;
       if (args[0].IsList)
        return TermList;
       return TermTerm;
     }
 
-    private static Term Fcatch (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+    public static Term Fcatch (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
       Term result = Zero;
       try {
-       domain.Catch (new CatchTag (args[0].Nameval));
+       domain.Catch (new CatchTag (args[0].Symval));
        result = args[1].Eval (domain);
       } finally {
        domain.Uncatch ();
@@ -1441,74 +1651,124 @@ namespace System.Xml.Expression
       return result;
     }
 
-    private static Term Fthrow (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
+    public static Term Fthrow (Domain domain, Variable vari, Term[] args)
     {
-      domain.ThrowTag (new CatchTag (args[0].Nameval));
+      domain.ThrowTag (new CatchTag (args[0].Symval));
       return (args.Length == 1 ? Zero : args[1]);
     }
 
-    public class Object
+    public delegate TermValue TermParser (Domain domain, XmlNode node);
+
+    public abstract class TermValue
     {
       public virtual Term Eval (Domain domain) { return new Term (this); }
+      public virtual TermValue Clone () { return this; }
+    }
+
+    private class Varref : TermValue
+    {
+      private static Symbol name = "varref";
+      public static Symbol Name { get { return name; } }
+
+      private Symbol vname;
+      private Variable vari;
+
+      public Varref (Symbol vname) { this.vname = vname; }
+
+      public override Term Eval (Domain domain)
+      {
+       if (vari == null || vari.domain != domain)
+         vari = domain.GetVar (vname, true);
+       return vari.Value;
+      }
+
+      public static TermValue Parser (Domain domain, XmlNode node)
+      {
+       return new Varref ((Symbol) node.Attributes[Qvname].Value);
+      }
+
+      public override string ToString ()
+      {
+       return "<varref vname=\"" + vname + "\"/>";
+      }
     }
 
-    private class Funcall : Object
+    private class Funcall : TermValue
     {
+      private static Symbol name = "funcall";
+
+      public static Symbol Name { get { return name; } }
+
       internal Function func;
       internal Variable vari;
       internal Term[] args;
 
-      public Funcall (XmlNode node, Domain domain)
-       {
-         vari = null;
-         Name name = node.Name;
-
-         if (name == Nfuncall)
-           name = node.Attributes[0].Value;
-         else if (node.Attributes[Nvname] != null)
-           vari = domain.GetVar (node.Attributes[Nvname].Value);
-         func = domain.GetFunc (name);
-         XmlNodeList nlist = node.ChildNodes;
-         int nargs = nlist.Count;
-
-         if (nargs < func.min_arg
-             || (func.max_arg >= 0 && nargs > func.max_arg))
-           throw new Exception ("Invalid number of arguments to: "
-                                + name + " " + nargs);
-         args = new Term[nargs];
-         for (int i = 0; i < nlist.Count; i++)
-           args[i] = new Term (nlist[i], domain);
-       }
-
-      public Funcall (Domain domain, Name fname, Name vname, Term[] args)
+      public Funcall (Function func, Variable vari, Term[] args)
        {
-         func = domain.GetFunc (fname);
-         vari = domain.GetVar (vname);
+         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);
+           }
+         this.func = func;
+         this.vari = vari;
          this.args = args;
        }
 
+      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);
+      }
+
       public override Term Eval (Domain domain)
       {
-       domain.DebugWrite (true, "(({0}", func.name);
-       for (int i = 0; i < args.Length; i++)
-         domain.DebugWrite (false, " {0}", args[i].ToString ());
-       domain.DebugWrite (false, ")");
+       domain.DebugWrite (ToString ());
        domain.depth++;
        Term result = func.Call (domain, vari, args);
        domain.depth--;
-       domain.DebugWrite (true, " ==> {0})", result.ToString ());
+       domain.DebugWrite ("=> {0}", result.ToString ());
        return result;
       }
 
+      public override TermValue Clone ()
+      {
+       return new Funcall (func, vari, args);
+      }
+
       public override string ToString ()
       {
-       string str = "<funcall fname=\"" + func.name;
+       string str = "<" + func.name;
+       if (vari != null)
+         str += " vname=\"" + vari.name + "\"";
        if (args == null)
-         return str + "\"/>";
-       str += "\">";
-       foreach (Term e in args)
-         str += e;
-       return (str + "</funcall>");
+         return str + "/>";
+       str += ">";
+       if (func is Function.SpecialForm)
+         {
+           for (int i = 0; i < args.Length; i++)
+             str += ".";
+         }
+       else
+         foreach (Term e in args)
+           str += e;
+       return (str + "</" + func.name + ">");
       }
     }
 
@@ -1517,18 +1777,23 @@ namespace System.Xml.Expression
       public int intval;
       public object objval;
 
+      // <integer>...</integer>
       public Term (int i) { intval = i; objval = null; }
-      public Term (Name name) { intval = 0; objval = name; }
+      // <symbol>...</symbol>
+      public Term (Symbol name) { intval = 0; objval = name; }
+      // <string>...</string>
       public Term (string str) { intval = 0; objval = str; }
+      // <list>...</list>
       public Term (List<Term> list) { intval = 0; objval = list; }
+
       public Term (Term term) { intval = term.intval; objval = term.objval; }
-      public Term (Object obj) { intval = 0; objval = obj; }
+      public Term (TermValue obj) { intval = 0; objval = obj; }
 
-      public Term (XmlNode node, Domain domain)
+      public Term (Domain domain, XmlNode node)
        {
-         Name name = node.Name;
+         Symbol name = node.Name;
 
-         if (name == Ninteger)
+         if (name == Qinteger)
            {
              intval = parse_integer (node.InnerText);
              objval = null;
@@ -1536,26 +1801,70 @@ namespace System.Xml.Expression
          else
            {
              intval = 0;
-             if (name == Nsymbol)
-               objval = (Name) node.InnerText;
-             else if (name == Nstring)
+             if (name == Qsymbol)
+               objval = (Symbol) node.InnerText;
+             else if (name == Qstring)
                objval = node.InnerText.Clone ();
-             else if (name == Nvarref)
-               objval = domain.GetVar ((Name) node.Attributes[0].Value);
-             else if (name == Nlist)
+             else if (name == Qlist)
                {
                  List<Term> list = new List<Term> ();
                  for (node = node.FirstChild; node != null;
                       node = node.NextSibling)
-                   list.Add (new Term (node, domain));
+                   list.Add (new Term (domain, node));
                  objval = list;
                }
              else
-               objval = new Funcall (node, domain);
+               {
+                 MethodInfo minfo;
+
+                 if (domain.termtypes.TryGetValue (name, out minfo))
+                   objval = (TermValue) minfo.Invoke (null, new Object[] { 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;
+                   }
+               }
            }
        }
 
-      public int Objval {
+      // <varref vname="VNAME"/>
+      public Term (Domain domain, Symbol vname)
+       {
+         intval = 0;
+         objval = new Varref (vname);
+       }
+
+      // <funcall fname="FNAME">...</funcall>
+      public Term (Domain domain, Symbol fname, Term[] args)
+       : this (domain, fname, Qnull, args) { }
+
+      // <funcall fname="FNAME" vname="VNAME">...</funcall>
+      public Term (Domain domain, Symbol fname, Symbol vname, Term[] args)
+       {
+         intval = 0;
+
+         Function func = domain.GetFunc (fname);
+         Variable vari = vname == Qnull ? null : domain.GetVar (vname, true);
+         Funcall funcall = new Funcall (func, vari, args);
+         if (func is Function.Macro)
+           {
+             Term result = funcall.Eval (domain);
+             intval = result.intval;
+             objval = result.objval;
+           }
+         else
+           objval = funcall;
+       }
+
+      public object Objval {
        get {
          if (objval == null)
            throw new Exception ("term is an integer: " + this);
@@ -1579,11 +1888,11 @@ namespace System.Xml.Expression
        }
       }
 
-      public string Nameval {
+      public string Symval {
        get {
-         if (! IsName)
+         if (! IsSymbol)
            throw new Exception ("term is not symbol: " + this);
-         return (Name) objval;
+         return (Symbol) objval;
        }
       }
 
@@ -1606,7 +1915,7 @@ namespace System.Xml.Expression
       }
       public bool IsInt { get { return (objval == null); } }
       public bool IsStr { get { return (objval is string); } }
-      public bool IsName { get { return (objval is Name); } }
+      public bool IsSymbol { get { return (objval is Symbol); } }
       public bool IsList { get { return (objval is List<Term>); } }
 
       public bool IsType (Type type)
@@ -1617,30 +1926,24 @@ namespace System.Xml.Expression
 
       public Term Eval (Domain domain)
       {
-       if (objval == null || objval is Name || objval is string)
+       if (objval == null || objval is Symbol || objval is string)
          return this;
        if (objval is List<Term>)
          return new Term ((List<Term>) objval);
-       if (objval is Object)
-         return ((Object) objval).Eval (domain);
-       throw new Exception ("invalid Term object: " + objval);
-      }
-
-      public static explicit operator int (Term term)
-      {
-       if (term.objval != null)
-         throw new Exception ("Not an integer term: " + term);
-       return term.intval;
+       return ((TermValue) objval).Eval (domain);
       }
 
-      public static explicit operator Name (Term term)
+      public Term Clone ()
       {
-       return (Name) term.objval;
-      }
-
-      public static implicit operator Term (int i)
-      {
-       return new Term (i);
+       if (objval == null || objval is Symbol || objval is string)
+         return this;
+       if (objval is List<Term>)
+         {
+           List<Term> list = new List<Term> ();
+           list.InsertRange (0, ((List<Term>) objval));
+           return new Term (list);
+         }
+       return new Term (((TermValue) objval).Clone ());
       }
 
       public override string ToString ()
@@ -1649,7 +1952,7 @@ namespace System.Xml.Expression
 
        if (objval == null)
          str = "<integer>" + intval + "</integer>";
-       else if (objval is Name)
+       else if (objval is Symbol)
          str = "<symbol>" + objval + "</symbol>";
        else if (objval is string)
          str = "<string>" + objval + "</string>";
@@ -1660,12 +1963,10 @@ namespace System.Xml.Expression
              str += e;
            str += "</list>";
          }
-       else if (objval is Funcall)
-         str = "<funcall fname=\"" + ((Funcall) objval).func.name + "\"/>";
-       else if (objval is Variable)
-         str = "<variable vname=\"" + ((Variable) objval).name + "\"/>";
        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);
        return str;
@@ -1674,11 +1975,11 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     static private Term Zero = new Term (0);
     static private Term One = new Term (1);
-    static private Term TermInt = new Term (Ninteger);
-    static private Term TermStr = new Term (Nstring);
-    static private Term TermName = new Term (Nsymbol);
-    static private Term TermList = new Term (Nlist);
-    static private Term TermTerm = new Term ((Name) "term");
+    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");
 
     internal static int parse_integer (string str)
     {
@@ -1731,54 +2032,71 @@ namespace System.Xml.Expression
 
     private Term[] terms;
 
-    private void parse_terms (Domain domain, XmlNode node)
+    public static Term[] ParseTerms (Domain domain, XmlNode node)
     {
       int nterms = 0;
       for (XmlNode n = node; n != null; n = n.NextSibling)
        if (n.NodeType == XmlNodeType.Element)
          {
-           if (n.Name == Ndefun)
-             domain.RegisterFunction (n);
-           else if (n.Name == Ndefvar)
+           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++;
          }
-
-      terms = new Term[nterms];
+      Term[] terms = new Term[nterms];
       int i = 0;
       for (XmlNode n = node; n != null; n = n.NextSibling)
        if (n.NodeType == XmlNodeType.Element)
          {
-           if (n.Name == Ndefun)
-             domain.Defun (n);
-           else if (n.Name != Ndefvar)
-             terms[i++]= new Term (n, domain);
+           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);
          }
+      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;
     }
 
+
     public Xexpression (Domain domain, XmlNode node)
     {
-      parse_terms (domain, node);
+      terms = ParseTerms (domain, node);
     }
 
     public Xexpression (Domain domain, string url)
     {
-      XmlDocument doc = new XmlDocument (Name.Table);
+      XmlDocument doc = new XmlDocument (Symbol.NameTable);
       XmlNode node;
 
-      using (XmlTextReader reader = new XmlTextReader (url, Name.Table))
+      using (XmlTextReader reader = new XmlTextReader (url, doc.NameTable))
        {
          do {
            reader.Read ();
          } while (reader.NodeType != XmlNodeType.None
                   && (reader.NodeType != XmlNodeType.Element
-                      || reader.Name != Nexpr));
+                      || reader.Name != Qexpr));
          if (reader.NodeType == XmlNodeType.None)
            throw new Exception ("Node <expr> not found");
          node = doc.ReadNode (reader);
        }
-      parse_terms (domain, node.FirstChild);
+      terms = ParseTerms (domain, node.FirstChild);
     }
 
     public Term Eval (Domain domain)