]> Joshua Wise's Git repositories - snipe.git/blobdiff - codegen/codegen.sml
git.joshuawise.com / snipe.git / blobdiff
? search:
summary | shortlog | log | commit | commitdiff | tree
raw | inline | side by side
Un-size optimize
[snipe.git] / codegen / codegen.sml
diff --git a/codegen/codegen.sml b/codegen/codegen.sml
index 0297b9ff8524e5f561301717dd2f2cdb12373b83..aad17706ccf41f312e0bc2e99bec6d7ff82e36de 100644 (file)
--- a/codegen/codegen.sml
+++ b/codegen/codegen.sml
@@ -1,56 +1,320 @@
-(* L1 Compiler
- * Assembly Code Generator for FAKE assembly
- * Author: Alex Vaynberg <alv@andrew.cmu.edu>
- * Based on code by: Kaustuv Chaudhuri <kaustuv+@cs.cmu.edu>
- * Modified: Frank Pfenning <fp@cs.cmu.edu>
- *
- * Implements a "convenient munch" algorithm
+(* L3 Compiler
+ * Assembly code generator for fake x86 assembly
+ * Author: Joshua Wise <jwise@andrew.cmu.edu>
+ * Author: Chris Lu <czl@andrew.cmu.edu>
  *)
 
 signature CODEGEN =
 sig
  *)
 
 signature CODEGEN =
 sig
-  val codegen : Tree.stm list -> x86.insn list
+  val codegen : Tree.stm list -> Blarg.insn list
 end
 
 structure Codegen :> CODEGEN = 
 struct
   structure T = Tree
 end
 
 structure Codegen :> CODEGEN = 
 struct
   structure T = Tree
-  structure X = x86
+  structure TU = TreeUtils
+  structure X = Blarg
+  structure Tm = Temp
+
+  (* hasfixed : T.exp -> bool
+   * true iff the given expression has an hasfixed.
+   *)
+  fun hasfixed (T.CALL _) = true
+    | hasfixed (T.BINOP(_, a, b)) = (hasfixed a) orelse (hasfixed b)
+    | hasfixed (T.UNOP (_, a)) = hasfixed a
+    | hasfixed (T.ALLOC(_)) = true
+    | hasfixed (T.MEMORY (m)) = hasfixed m
+    | hasfixed (T.STMVAR _) = true
+    | hasfixed _ = false
+
+  (* binophit : X.oper -> X.opc -> T.exp -> T.exp -> X.insn list *)
+  (* binophit d oper e1 e2
+   * generates instructions to achieve d <- e1 oper e2
+   * oper should be something like X.ADD
+   *)
+  fun binophit d oper e1 e2 =
+    let
+      val t = X.TEMP (Tm.new "binop")
+      val i1 = munch_exp d e1
+      val i2 = munch_exp t e2
+(*      val _ = print ("s1 = " ^ Tm.sfx s1 ^ ", s2 = " ^ Tm.sfx s2 ^ ", ") *)
+(*      val _ = print ("rs = " ^ Tm.sfx rs ^ " from " ^ TU.Print.pp_exp e1 ^ " and " ^ TU.Print.pp_exp e2 ^ "\n") *)
+    in
+      i1 @ i2 @ [X.INSN (X.AL, oper (d, t))]
+    end
+  
+  (* cmphit : X.oper -> X.exp -> X.insn list
+   * cmphit d ex 
+   * generates instructions to set d based on the truth value of ex
+   *)
+  and cmphit d ex =
+    let
+      val (insns, pos, neg) = munch_cond ex
+    in 
+      insns @ [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (d, 0w0)), X.INSN (pos, X.MOVLIT (d, 0w1))]
+    end
 
   (* munch_exp : prex86oper -> T.exp -> prex86insn list *)
   (* munch_exp d e
    * generates instructions to achieve d <- e
    * d must be TEMP(t) or REG(r)
    *)
 
   (* munch_exp : prex86oper -> T.exp -> prex86insn list *)
   (* munch_exp d e
    * generates instructions to achieve d <- e
    * d must be TEMP(t) or REG(r)
    *)
-  fun munch_exp d (T.CONST(n)) = [X.MOVL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.TEMP(t)) = [X.MOVL(d, X.TEMP t)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, e1, T.CONST n)) = (munch_exp d e1) @ [X.ADDL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, T.CONST n, e1)) = (munch_exp d e1) @ [X.ADDL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, e1, e2)) = let val t1 = Temp.new () in (munch_exp d e1) @ (munch_exp (X.TEMP t1) e2) @ [X.ADDL(d, X.TEMP t1)] end
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, T.CONST 0w0, e1)) = (munch_exp d e1) @ [X.NEG d]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, e1, T.CONST(n))) = (munch_exp d e1) @ [X.SUBL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, e1, e2)) = let val t1 = Temp.new () in (munch_exp d e1) @ (munch_exp (X.TEMP t1) e2) @ [X.SUBL(d, X.TEMP t1)] end
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, T.TEMP t, T.CONST n)) = [X.IMUL3(d, X.TEMP t, n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, T.CONST n, T.TEMP t)) = [X.IMUL3(d, X.TEMP t, n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, e1, T.CONST n)) = (munch_exp d e1) @ [X.IMUL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, T.CONST n, e1)) = (munch_exp d e1) @ [X.IMUL(d, X.CONST n)]
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, e1, e2)) = let val t1 = Temp.new () in (munch_exp d e1) @ (munch_exp (X.TEMP t1) e2) @ [X.IMUL(d, X.TEMP t1)] end
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.DIV, e1, e2)) = let val t1 = Temp.new () in (munch_exp (X.TEMP t1) e1) @ (munch_exp d e2) @ [X.MOVL (X.REG X.EAX, X.TEMP t1), X.CLTD, X.IDIVL d, X.MOVL (d, X.REG X.EAX)] end
-    | munch_exp d (T.BINOP(T.MOD, e1, e2)) = let val t1 = Temp.new () in (munch_exp (X.TEMP t1) e1) @ (munch_exp d e2) @ [X.MOVL (X.REG X.EAX, X.TEMP t1), X.CLTD, X.IDIVL d, X.MOVL (d, X.REG X.EDX)] end
-
-  (* munch_stm : T.stm -> AS.instr list *)
+  and munch_exp d (T.CONST n) = [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT(d, Word.fromLarge n))]
+    | munch_exp d (T.NULLPTR) = [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT(d, 0w0))]
+    | munch_exp d (T.TEMP(t)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.TEMP t))]
+    | munch_exp d (T.ARG(0)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.REG X.R0))]
+    | munch_exp d (T.ARG(1)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.REG X.R1))]
+    | munch_exp d (T.ARG(2)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.REG X.R2))]
+    | munch_exp d (T.ARG(3)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.REG X.R3))]
+    | munch_exp d (T.ARG(t)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(d, X.STACKARG (t - 4)))]
+    | munch_exp d (T.CALL(name, l)) = (* Scary demons live here. *)
+        let
+          val nargs = length l
+          val nstack = if (nargs <= 4)
+                       then 0
+                       else nargs - 4
+          val stackb = nstack * 1
+          fun argdest 1 = X.REG X.R0
+            | argdest 2 = X.REG X.R1
+            | argdest 3 = X.REG X.R2
+            | argdest 4 = X.REG X.R3
+            | argdest n = raise ErrorMsg.InternalError "more than 4 args not supported yet" (*X.REL ((X.REG X.RSP, Tm.Quad), (X.CONST (Word32.fromInt (~(stackb - 8 * (n - 7)))), Tm.Quad), 0w1)*)
+
+          val dests = List.tabulate (nargs, fn x => argdest (x+1))
+          val hf = List.map hasfixed l
+          val (d_hf, l_hf) = ListPair.unzip (ListPair.foldr
+            (fn (a,b,c) => if b then a::c else c)
+            nil
+            (ListPair.zip (dests,l), hf)
+          )
+          val (d_nohf, l_nohf) = ListPair.unzip (ListPair.foldr
+            (fn (a,b,c) => if b then c else a::c)
+            nil
+            (ListPair.zip (dests,l), hf)
+          )
+          val temps = List.map (fn _ => Temp.new ("arg")) l_hf
+          val argevals_hf = List.map
+            (fn (t,exp) => munch_exp (X.TEMP t) exp)
+            (ListPair.zip (temps, l_hf))
+          val argpushes = List.map
+            (fn (dest, t) => [X.INSN (X.AL, X.MOV (dest, X.TEMP t))])
+            (ListPair.zip (d_hf, temps))
+          val argevals_nohf = List.map
+            (fn (d,exp) => munch_exp d exp)
+            (ListPair.zip (d_nohf, l_nohf))
+          
+          val t_stackb = Temp.new ("stackb")
+          val t_target = Temp.new ("target")
+        in
+          List.concat argevals_hf @ 
+          List.concat argpushes @
+          List.concat argevals_nohf @
+          [ X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (X.TEMP t_stackb, Word.fromInt stackb)),
+            X.INSN (X.AL, X.MOVSYM (X.TEMP t_target, name)),
+            X.INSN (X.AL, X.SUB (X.REG X.SP, X.TEMP t_stackb)),
+            X.INSN (X.AL, X.CALL (X.REG X.SP, X.TEMP t_target, nargs)),
+            X.INSN (X.AL, X.ADD (X.REG X.SP, X.TEMP t_stackb)),
+            X.INSN (X.AL, X.MOV (d, X.REG X.R0))]
+        end
+    (*| munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, e1, T.CONST n)) = binophit_c d X.ADD e1 n
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, T.CONST n, e1)) = binophit_c d X.ADD e1 n
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, e1, T.TEMP t)) = binophit_t d X.ADD e1 t
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, T.TEMP t, e1)) = binophit_t d X.ADD e1 t*)
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.ADD, e1, e2)) = binophit d X.ADD e1 e2
+
+    (*| munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, e1, T.CONST n)) = binophit_c d X.SUB e1 n
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, e1, T.TEMP t)) = binophit_t d X.SUB e1 t*)
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.SUB, e1, e2)) = binophit d X.SUB e1 e2
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.MUL, _, _)) = raise ErrorMsg.InternalError "MUL does not exist on blargcpu"
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.DIV, _, _)) = raise ErrorMsg.InternalError "DIV does not exist on blargcpu"
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.MOD, _, _)) = raise ErrorMsg.InternalError "MOD does not exist on blargcpu"
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.LSH, e1, e2)) = binophit d X.SHL e1 e2
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.RSH, e1, e2)) = binophit d X.SHR e1 e2
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.BITAND, e1, e2)) = binophit d X.AND e1 e2
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.BITOR, e1, e2)) = munch_exp d (T.UNOP (T.BITNOT, T.BINOP (T.BITAND, T.UNOP (T.BITNOT, e1), T.UNOP (T.BITNOT, e2))))
+    | munch_exp d (T.BINOP(T.BITXOR, e1, e2)) =
+        munch_exp d (T.BINOP(T.BITOR, T.BINOP(T.BITAND, e1, T.UNOP(T.BITNOT, e2)),
+                                      T.BINOP(T.BITAND, e2, T.UNOP(T.BITNOT, e1))))
+
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.LOGAND, e1, e2)) =
+        let
+          val (insn1, pos1, neg1) = munch_cond e1
+          val (insn2, pos2, neg2) = munch_cond e2
+          val l = Label.new ()
+        in
+          (insn1) @
+          [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (d, 0w0)),
+           X.INSN (neg1, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l))] @
+          (insn2) @
+          [X.INSN (pos2, X.MOVLIT (d, 0w1)),
+           X.LABEL l]
+        end
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.LOGOR, e1, e2)) =
+        let
+          val (insn1, pos1, neg1) = munch_cond e1
+          val (insn2, pos2, neg2) = munch_cond e2
+          val t1 = X.TEMP (Tm.new "logand 1")
+          val t2 = X.TEMP (Tm.new "logand 2")
+          val l = Label.new ()
+        in
+          (insn1) @
+          [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (d, 0w0)),
+           X.INSN (pos1, X.MOVLIT (d, 0w1)),
+           X.INSN (pos1, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l))] @
+          (insn2) @
+          [X.INSN (pos2, X.MOVLIT (d, 0w1)),
+           X.LABEL l]
+        end
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.EQ, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.NEQ, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.LE, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.LT, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.GE, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.GT, _, _)) = cmphit d a
+    | munch_exp d (a as T.BINOP(T.BE, _, _)) = cmphit d a
+
+    | munch_exp d (T.UNOP(T.NEG, e1)) =
+        let
+          val t = Temp.new "-val"
+          val i = munch_exp (X.TEMP t) e1
+        in
+          (i) @
+          [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (d, 0w0)),
+           X.INSN (X.AL, X.SUB (d, X.TEMP t))]
+        end
+    | munch_exp d (T.UNOP(T.BITNOT, e1)) = let val i = munch_exp d e1 in i @ [X.INSN (X.AL, X.NOT (d, d))] end
+    | munch_exp d (T.UNOP(T.BANG, e)) = 
+        let
+          val (insns, pos, neg) = munch_cond e
+        in
+          insns @
+          [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT (d, 0w0)),
+           X.INSN (neg, X.MOVLIT (d, 0w1))]
+        end
+    | munch_exp d (T.MEMORY (e1)) =
+        let
+          val a = X.TEMP (Temp.new "addr")
+          val i = munch_exp a e1
+        in
+          i @
+          [X.INSN (X.AL, X.LDR (d, a))]
+        end
+    
+    | munch_exp d (T.ALLOC(exp)) =
+        let
+          val t1 = Temp.new "alloc"
+          val l1 = Label.new()
+          val einsn = munch_exp (X.TEMP t1) exp
+          val insns = munch_exp d (T.CALL (Symbol.symbol "calloc", [T.TEMP t1, T.CONST 0w1]))
+        in
+          einsn @ insns 
+        end
+(*    | munch_exp d (T.COND(c, T.CONST n1, T.CONST n2)) = let val (i,p,n) = munch_cond c in ((X.MOV (d, X.CONST n1))::i) @ [X.CMOVcc (p, d, X.CONST n2)] end *)
+    | munch_exp d (T.COND(c,e1,e2)) =
+        let
+          val (insns, pos, neg) = munch_cond c
+          val l1 = Label.new()
+          val l2 = Label.new()
+          val i1 = munch_exp d e1
+          val i2 = munch_exp d e2
+(*          val _ = print ("cond: size " ^ Tm.sfx s1 ^ " from " ^ TU.Print.pp_exp e1 ^ ", " ^ Tm.sfx s2 ^ " from " ^ TU.Print.pp_exp e2 ^ "\n") *)
+        in
+          insns @
+          [X.INSN (neg, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l1))] @
+          i1 @
+          [X.INSN (X.AL, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l2)),
+           X.LABEL l1] @
+          i2 @
+          [X.LABEL l2]
+        end
+    | munch_exp d (T.STMVAR (sl, e)) = let val i = munch_exp d e in List.concat (map munch_stm sl) @ i end
+
+  and condhit e1 e2 (pos, neg) =
+    let
+      val t1 = X.TEMP (Temp.new ("var neq 1"))
+      val t2 = X.TEMP (Temp.new ("var neq 2"))
+      val i1 = munch_exp t1 e1
+      val i2 = munch_exp t2 e2
+    in
+      (i1 @ i2 @ [X.INSN (X.AL, X.SUBS (t1, t2))], pos, neg)
+    end
+
+  (* munch_cond : T.exp -> X.insn list * X.cond * X.cond
+   * munch_cond stm generates code to set flags, and then returns a conditional
+   * to test if the expression was true and for if it was false.
+   *)
+  and munch_cond (T.UNOP (T.BANG, e)) =
+        let
+          val (insns, pos, neg) = munch_cond e
+        in
+          (insns, neg, pos)
+        end
+    | munch_cond (T.BINOP(T.NEQ, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.NE, X.EQ)
+    | munch_cond (T.BINOP(T.EQ, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.EQ, X.NE)
+    | munch_cond (T.BINOP(T.LE, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.LE, X.GT)
+    | munch_cond (T.BINOP(T.LT, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.LT, X.GE)
+    | munch_cond (T.BINOP(T.GT, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.GT, X.LE)
+    | munch_cond (T.BINOP(T.GE, e1, e2)) = condhit e1 e2 (X.GE, X.LT)
+
+    | munch_cond (T.BINOP(T.BE, e1, e2)) = raise ErrorMsg.InternalError "memory safety not supported"
+
+    | munch_cond e =
+      let
+        val t = X.TEMP (Temp.new ("munch c"))
+        val i = munch_exp t e
+      in
+        (i @ [ X.INSN (X.AL, X.MOVS (t,t)) ], X.NE, X.EQ)
+      end
+
+  (* munch_lval : T.exp -> X.operand
+   * Takes an expression that has been typechecked as being a valid lvalue and a location of a datum, and then returns an instruction list to store.
+   *)
+  and munch_lval (T.TEMP t) oper = [X.INSN (X.AL, X.MOV (oper, X.TEMP t))]
+    | munch_lval (T.MEMORY m) oper = 
+      let
+        val t = X.TEMP (Tm.new "lv addr")
+        val i = munch_exp t m
+      in
+        i @
+        [X.INSN (X.AL, X.STO (t, oper))]
+      end
+    | munch_lval _ _ = raise ErrorMsg.InternalError "That wasn't really a valid lvalue..."
+
+  (* munch_stm : T.stm -> X.insn list *)
   (* munch_stm stm generates code to execute stm *)
   (* munch_stm stm generates code to execute stm *)
-  fun munch_stm (T.MOVE(T.TEMP(t1), e2)) =
-        munch_exp (X.TEMP t1) e2
-    | munch_stm (T.MOVE(_, _)) =
-        raise ErrorMsg.InternalError "Incorrect first operand for T.MOVE?"
+  and munch_stm (T.MOVE (T.TEMP t1, T.TEMP t2)) = [X.INSN (X.AL, X.MOV(X.TEMP t1, X.TEMP t2))]
+    | munch_stm (T.MOVE (T.TEMP t, T.CONST n)) = [X.INSN (X.AL, X.MOVLIT(X.TEMP t, Word.fromLarge n))]
+    | munch_stm (T.MOVE (T.TEMP t, a as T.ARG (an))) =
+        let
+          val i = munch_exp (X.TEMP t) a
+        in
+          i
+        end
+    | munch_stm (T.MOVE (T.TEMP t, a as T.CALL _)) = munch_exp (X.TEMP t) a
+    | munch_stm (T.MOVE (a, e2)) =
+        let
+          val t = X.TEMP (Temp.new ("assign"))
+          val i = munch_exp t e2
+          val li = munch_lval a t
+        in
+          i @ li
+        end
     | munch_stm (T.RETURN(e)) =
         let
     | munch_stm (T.RETURN(e)) =
         let
-          val t = Temp.new ()
+          val t = X.TEMP (Temp.new ("retval"))
+          val i = munch_exp t e
         in
         in
-          munch_exp (X.TEMP t) e
-          @ [X.MOVL(X.REG X.EAX, X.TEMP t), X.RET]
+          i @ [X.INSN (X.AL, X.MOV(X.REG X.R0, t)), X.INSN (X.AL, X.POP (X.REG X.SP, X.REG X.PC))]
         end
         end
+    | munch_stm (T.LABEL l) = [X.LABEL l]
+    | munch_stm (T.JUMP l) = [X.INSN (X.AL, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l))]
+    | munch_stm (T.JUMPIFN(e, l)) =
+       let
+         val (insns, pos, neg) = munch_cond e 
+       in
+         insns @ [X.INSN (neg, X.MOVLBL (X.REG X.PC, l))]
+       end
+    | munch_stm (T.EFFECT exp) = let val t = X.TEMP (Temp.new "throwaway") val i = munch_exp t exp in i end
 
   fun codegen nil = nil
     | codegen (stm::stms) = munch_stm stm @ codegen stms
 
   fun codegen nil = nil
     | codegen (stm::stms) = munch_stm stm @ codegen stms
Compiler for a C-like language written in SML
This page took 0.035375 seconds and 4 git commands to generate.