]> Joshua Wise's Git repositories - snipe.git/blob - trans/trans.sml
7c70af19d941e14c304d3073ac0a437818225fa6
[snipe.git] / trans / trans.sml
1 (* L3 Compiler
2  * AST -> IR Translator
3  * Author: Kaustuv Chaudhuri <kaustuv+@cs.cmu.edu>
4  * Modified by: Alex Vaynberg <alv@andrew.cmu.edu>
5  * Modified: Frank Pfenning <fp@cs.cmu.edu>
6  * Modified: Chris Lu <czl@andrew.cmu.edu>
7  * Modified: Joshua Wise <jwise@andrew.cmu.edu>
8  *)
9
10 signature TRANS =
11 sig
12   (* translate abstract syntax tree to IR tree *)
13   val translate : Ast.program -> Tree.program
14 end
15
16 structure Trans :> TRANS = 
17 struct
18
19   structure A = Ast
20   structure T = Tree
21   
22   fun trans_oper A.PLUS = T.ADD
23     | trans_oper A.MINUS = T.SUB
24     | trans_oper A.TIMES = T.MUL
25     | trans_oper A.DIVIDEDBY = T.DIV
26     | trans_oper A.MODULO = T.MOD
27     | trans_oper A.LSH = T.LSH
28     | trans_oper A.RSH = T.RSH
29     | trans_oper A.LOGOR = T.LOGOR
30     | trans_oper A.LOGAND = T.LOGAND
31     | trans_oper A.BITOR = T.BITOR
32     | trans_oper A.BITXOR = T.BITXOR
33     | trans_oper A.BITAND = T.BITAND
34     | trans_oper A.NEQ = T.NEQ
35     | trans_oper A.EQ = T.EQ
36     | trans_oper A.LT = T.LT
37     | trans_oper A.LE = T.LE
38     | trans_oper A.GE = T.GE
39     | trans_oper A.GT = T.GT
40     | trans_oper _ = raise ErrorMsg.InternalError "expected AST binop, got AST unop"
41
42   fun translate (defs, funcs) =
43     let
44       val funclist = Symbol.elemsi funcs
45       val _ = Type.alignment_reset()
46       val _ = Type.sizeof_reset()
47       fun sizeof a = Type.sizeof defs a
48       fun alignment a = Type.alignment defs a
49       fun align t curpos = Type.align defs t curpos
50
51       fun offset_s id (Type.Typedef(id')) =
52         let
53           val shit = Symbol.look' defs id'
54           fun eat (Type.Struct(l)) = l
55             | eat (Type.MarkedTypedef(a)) = eat (Mark.data a)
56           fun offset_s' ((id1,t)::l') curofs =
57             let
58               val a = align t curofs
59             in
60               if Symbol.compare(id,id1) = EQUAL
61                 then a
62               else offset_s' l' (a + sizeof t)
63             end
64             | offset_s' nil _ = raise ErrorMsg.InternalError "looking for offset of something that isn't in the structure"
65         in
66           offset_s' (eat shit) 0
67         end
68         | offset_s _ _ = raise ErrorMsg.InternalError "cannot find offset into non-typedef"
69       
70       fun type_s id (Type.Typedef id') =
71         let
72           val td = 
73             case Type.defdata (Symbol.look' defs id')
74             of Type.Struct d => d
75              | _ => raise ErrorMsg.InternalError "data didn't return struct"
76           fun type_s' ((id',t)::l) =
77             if (Symbol.compare (id, id') = EQUAL)
78             then t
79             else type_s' l
80             | type_s' nil = raise ErrorMsg.InternalError "struct member not found in type_s"
81         in
82           type_s' td
83         end
84         | type_s id _ = raise ErrorMsg.InternalError "cannot find internal type non-typedef"
85       
86       fun deref (Type.Pointer i) = i
87         | deref (Type.Array i) = i
88         | deref _ = raise ErrorMsg.InternalError "cannot deref non-pointer"
89
90       fun trans_unop A.NEGATIVE = T.NEG
91         | trans_unop A.BITNOT = T.BITNOT
92         | trans_unop A.BANG = T.BANG
93         | trans_unop _ = raise ErrorMsg.InternalError "expected AST unop, got AST binop"
94       
95       fun typeof' vartypes exp = TypeChecker.typeof (defs, funcs) vartypes NONE exp
96
97       fun trans_exp env vartypes (A.Var(id)) =
98         (* after type-checking, id must be declared; do not guard lookup *)
99             T.TEMP (Symbol.look' env id)
100         | trans_exp env vartypes (A.ConstExp c) = T.CONST(c)
101         | trans_exp env vartypes (A.OpExp(oper, [e1, e2])) =
102             T.BINOP(trans_oper oper, trans_exp env vartypes e1, trans_exp env vartypes e2)
103         | trans_exp env vartypes (A.OpExp(oper, [e])) =
104             T.UNOP(trans_unop oper, trans_exp env vartypes e)
105         | trans_exp env vartypes (A.OpExp(oper, _)) =
106             raise ErrorMsg.InternalError "expected one or two operands, got it in the oven"
107         | trans_exp env vartypes (A.Marked(marked_exp)) =
108             trans_exp env vartypes (Mark.data marked_exp)
109         | trans_exp env vartypes (A.FuncCall(func, stms)) =
110             T.CALL(func,
111               List.map
112                 (fn exp => (trans_exp env vartypes exp, Temp.sts (Type.size (typeof' vartypes exp))))
113                 stms,
114               Temp.sts (Type.size (AstUtils.Function.returntype (Symbol.look' funcs func))))
115         | trans_exp env vartypes (A.Member (exp, id)) =
116             let
117               val apk = T.BINOP (T.ADD, trans_exp env vartypes exp, T.CONST (Word32.fromInt (offset_s id (typeof' vartypes exp))))
118               val tipo = type_s id (typeof' vartypes exp)
119             in
120               if Type.issmall tipo
121               then T.MEMORY(apk, Temp.sts (Type.size tipo))
122               else apk
123             end
124         | trans_exp env vartypes (A.DerefMember (exp, id)) =
125             trans_exp env vartypes (A.Member (A.Dereference (exp), id))
126         | trans_exp env vartypes (A.Dereference(exp)) =
127             if (Type.issmall (deref (typeof' vartypes exp)))
128             then T.MEMORY(trans_exp env vartypes exp, Temp.sts (Type.size (deref (typeof' vartypes exp))))
129             else trans_exp env vartypes exp
130         | trans_exp env vartypes (A.ArrIndex(exp1, exp2)) =
131             let
132               val asubk = T.BINOP(T.ADD, trans_exp env vartypes exp1, 
133                                   T.BINOP(T.MUL, trans_exp env vartypes exp2,
134                                           T.CONST(Word32.fromInt(sizeof (deref (typeof' vartypes exp1))))))
135               val tipo = deref (typeof' vartypes exp1)
136               val d =
137                 if not (Flag.isset Flags.safe)
138                 then asubk
139                 else T.COND (T.BINOP
140                               (T.BE,
141                                T.MEMORY (T.BINOP (
142                                  T.SUB,
143                                  trans_exp env vartypes exp1, 
144                                  T.CONST 0w8), Temp.Long),
145                                trans_exp env vartypes exp2),
146                              T.NULLPTR,
147                              asubk)
148             in
149               if Type.issmall tipo
150               then T.MEMORY(d, Temp.sts (Type.size tipo))
151               else d
152             end
153         | trans_exp env vartypes (A.New(tipo)) =
154             let
155               val t1 = T.TEMP (Temp.new "result" Temp.Quad)
156             in
157               T.STMVAR (
158                 [T.MOVE (t1, T.ALLOC (T.CONST (Word32.fromInt(sizeof tipo)))),
159                  T.EFFECT (T.MEMORY (t1, Temp.Long))],
160                 t1)
161             end
162         | trans_exp env vartypes (A.NewArr(tipo, exp)) =
163             let
164               val size = T.BINOP(T.MUL, trans_exp env vartypes exp, T.CONST(Word32.fromInt(sizeof tipo)))
165               val t1 = T.TEMP (Temp.new "allocated address" Temp.Quad)
166               val ts = T.TEMP (Temp.new "size" Temp.Long)
167             in
168               if not (Flag.isset Flags.safe)
169               then T.STMVAR ([T.MOVE (t1, T.ALLOC size),
170                               T.EFFECT (T.COND (T.BINOP (T.EQ, trans_exp env vartypes exp, T.CONST 0w0), T.CONST 0w0, T.MEMORY (t1, Temp.Long)))],
171                              t1)
172               else T.COND (T.BINOP(T.EQ, size, T.CONST 0w0),
173                            T.NULLPTR,
174                            T.STMVAR (
175                              [T.MOVE(t1,
176                                 T.COND(
177                                   T.BINOP(T.LT, size, T.CONST 0w0),
178                                   T.NULLPTR,
179                                   T.ALLOC (T.BINOP (T.ADD, size, T.CONST 0w8)))
180                                 ),
181                               T.MOVE(T.MEMORY (t1, Temp.Long), trans_exp env vartypes exp)],
182                              T.BINOP(T.ADD, t1, T.CONST 0w8)))
183             end
184         | trans_exp env vartypes (A.Null) = T.NULLPTR
185         | trans_exp env vartypes (A.Conditional(c,e1,e2)) = T.COND(trans_exp env vartypes c, trans_exp env vartypes e1, trans_exp env vartypes e2)
186
187         (* anything else should be impossible *)
188
189       (* trans_stms : Temp.temp Symbol.table -> (Label.label * Label.label) option -> A.stm list -> Tree.stm list
190        * translates a statement to the corresponding IR
191        * we pass around the environment and the current loop context, if any
192        * (usually called ls, which contains a continue label and a break label)
193        *)
194       fun trans_stms vars vartypes ls (A.Assign(e1,e2)::stms) = T.MOVE(trans_exp vars vartypes e1, trans_exp vars vartypes e2)::(trans_stms vars vartypes ls stms)
195         | trans_stms vars vartypes ls (A.AsnOp(oop,e1,e2)::stms) =
196           let
197             val te1 = trans_exp vars vartypes e1
198             val te2 = trans_exp vars vartypes e2
199             val t1 = T.TEMP (Temp.new "memory deref cache" Temp.Quad)
200           in
201             case te1
202             of T.MEMORY(m,s) => T.MOVE(t1, m) :: T.MOVE (T.MEMORY(t1,s), T.BINOP(trans_oper oop, T.MEMORY(t1,s), te2)) :: (trans_stms vars vartypes ls stms)
203              | _ => T.MOVE(te1, T.BINOP(trans_oper oop, te1, te2)) :: (trans_stms vars vartypes ls stms)
204           end
205         | trans_stms vars vartypes ls (A.Return e::stms) =
206           let
207             val remainder = trans_stms vars vartypes ls stms
208           in 
209             T.RETURN (trans_exp vars vartypes e, Temp.sts (Type.size (typeof' vartypes e)))
210             :: remainder
211           end
212         | trans_stms vars vartypes ls (A.If(e, s, NONE)::stms) =
213           let
214             val l = Label.new ()
215             val strans = trans_stms vars vartypes ls s
216             val remainder = trans_stms vars vartypes ls stms
217           in
218             (T.JUMPIFN(trans_exp vars vartypes e, l)
219             :: strans
220             @ [T.LABEL (l)]
221             @ remainder)
222           end
223         | trans_stms vars vartypes ls (A.If(e, s, SOME s2)::stms) =
224           let
225             val l = Label.new ()
226             val l2 = Label.new ()
227             val s1trans = trans_stms vars vartypes ls s
228             val s2trans = trans_stms vars vartypes ls s2
229             val remainder = trans_stms vars vartypes ls stms
230           in
231             (T.JUMPIFN(trans_exp vars vartypes e, l)
232             :: s1trans
233             @ [T.JUMP (l2), T.LABEL (l)]
234             @ s2trans
235             @ [T.LABEL (l2)]
236             @ remainder)
237           end
238         | trans_stms vars vartypes ls (A.For(s1, e, s2, s)::stms) = 
239           let
240             val head = Label.new ()
241             val tail = Label.new ()
242             val loop = Label.new ()
243             val stm1 = if isSome s1 then trans_stms vars vartypes NONE [valOf s1] else nil
244             val strans = trans_stms vars vartypes (SOME(loop,tail)) s
245             val stm2 = if isSome s2 then trans_stms vars vartypes NONE [valOf s2] else nil
246             val remainder = trans_stms vars vartypes ls stms
247           in
248             (stm1
249             @ [T.LABEL head, T.JUMPIFN(trans_exp vars vartypes e, tail)]
250             @ strans
251             @ [T.LABEL loop]
252             @ stm2
253             @ [T.JUMP head, T.LABEL tail]
254             @ remainder)
255           end
256         | trans_stms vars vartypes ls (A.While(e, s)::stms) =
257           let
258             val head = Label.new ()
259             val tail = Label.new ()
260             val strans = trans_stms vars vartypes (SOME(head,tail)) s
261             val remainder = trans_stms vars vartypes ls stms
262           in
263             (T.LABEL head
264             :: T.JUMPIFN(trans_exp vars vartypes e, tail)
265             :: strans
266             @ [T.JUMP head, T.LABEL tail]
267             @ remainder)
268           end
269         | trans_stms vars vartypes ls (A.Effect(e)::stms) = (T.EFFECT (trans_exp vars vartypes e)) :: (trans_stms vars vartypes ls stms)
270         | trans_stms vars vartypes (SOME(b,e)) (A.Break::stms) =
271           let
272             val remainder = trans_stms vars vartypes (SOME(b,e)) stms
273           in
274             ((T.JUMP e) :: remainder)
275           end
276         | trans_stms vars vartypes  NONE       (A.Break::_) = raise ErrorMsg.InternalError "Break from invalid location... should have been caught in typechecker"
277         | trans_stms vars vartypes (SOME(b,e)) (A.Continue::stms) =
278           let
279             val remainder = trans_stms vars vartypes (SOME(b,e)) stms
280           in
281             ((T.JUMP b) :: remainder)
282           end
283         | trans_stms vars vartypes  NONE       (A.Continue::_) = raise ErrorMsg.InternalError "Continue from invalid location... should have been caught in typechecker"
284         | trans_stms vars vartypes ls (A.Nop::stms) = trans_stms vars vartypes ls stms
285         | trans_stms vars vartypes ls (A.MarkedStm m :: stms) = trans_stms vars vartypes ls ((Mark.data m) :: stms)
286         | trans_stms vars vartypes _ nil = nil
287
288       fun trans_funcs ((id, A.Extern(_, _))::l) = trans_funcs l
289         | trans_funcs ((id, A.MarkedFunction a)::l) = trans_funcs ((id, Mark.data a)::l)
290         | trans_funcs ((id, A.Function(t, args, vars, body))::l) =
291             let
292               val allvars = foldr
293                               (fn ((name, t),b) =>
294                                 Symbol.bind b (name, Temp.new (Symbol.name(name)) (Temp.sts (Type.size t))))
295                               Symbol.empty
296                               (args @ vars)
297               val vartypes = foldr (fn ((i, t), b) => Symbol.bind b (i, t)) Symbol.empty (args @ vars)
298               val b = trans_stms allvars vartypes NONE body
299               val (argn,_) = ListPair.unzip args
300               val numberedargs = ListPair.zip (List.tabulate (length argn, fn x => x), argn)
301               val argmv = map
302                 (fn (n, argname) => T.MOVE(T.TEMP (Symbol.look' allvars argname), T.ARG (n, Temp.size (Symbol.look' allvars argname))))
303                 numberedargs
304             in
305               (T.FUNCTION(id, argmv @ b)) :: (trans_funcs l)
306             end
307         | trans_funcs nil = nil
308
309     in
310       trans_funcs funclist
311     end
312 end
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