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[diderot] Annotation of /branches/lamont_dev/src/compiler/codegen/clang.sml
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Annotation of /branches/lamont_dev/src/compiler/codegen/clang.sml

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Revision 1640 - (view) (download)
Original Path: trunk/src/compiler/codegen/clang.sml

1 : jhr 1115 (* clang.sml
2 :     *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2011 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * An tree representation of programs in a C-like language (e.g., C, CUDA,
7 :     * or OpenCL). The purpose of this code is to commonality between the various
8 :     * backends, which are all generating C-like code.
9 :     *)
10 :    
11 :     structure CLang =
12 :     struct
13 :    
14 :     type var = string
15 : jhr 1368 type attr = string (* e.g., "static", "kernel", etc ... *)
16 : jhr 1115
17 :     datatype ty
18 :     = T_Num of RawTypes.ty
19 :     | T_Ptr of ty
20 :     | T_Array of ty * int option
21 :     | T_Named of string
22 : jhr 1444 | T_Qual of attr * ty (* qualified type *)
23 : jhr 1115
24 : jhr 1368 datatype typed_var = V of ty * var
25 :    
26 : jhr 1115 val voidTy = T_Named "void"
27 : jhr 1301 val charTy = T_Named "char"
28 : jhr 1368 val boolTy = T_Named "bool"
29 : jhr 1301 val charPtr = T_Ptr(charTy)
30 :     val charArrayPtr = T_Ptr(charPtr)
31 : jhr 1232 val intTy = T_Named "int"
32 : jhr 1115 val int32 = T_Num(RawTypes.RT_Int32)
33 :     val uint32 = T_Num(RawTypes.RT_UInt32)
34 :     val int64 = T_Num(RawTypes.RT_Int64)
35 :     val float = T_Num(RawTypes.RT_Float)
36 :     val double = T_Num(RawTypes.RT_Double)
37 :    
38 :     datatype decl
39 :     = D_Comment of string list
40 :     (* verbatim text (e.g., preprocessor directives) *)
41 :     | D_Verbatim of string list
42 :     (* global variable declaration *)
43 :     | D_Var of attr list * ty * var * initializer option
44 :     (* function definition *)
45 :     | D_Func of attr list * ty * string * param list * stm
46 :     (* typedef of struct type *)
47 :     | D_StructDef of (ty * string) list * string
48 :    
49 :     and initializer
50 :     = I_Exp of exp
51 :     | I_Struct of (string * initializer) list
52 :     | I_Array of (int * initializer) list
53 :    
54 :     and param = PARAM of attr list * ty * var
55 :    
56 :     and stm
57 : jhr 1368 = S_Block of stm list (* "{" stms "}" *)
58 : jhr 1115 | S_Comment of string list
59 : jhr 1368 | S_Decl of attr list * ty * var * initializer option
60 :     (* ty var [ '=' exp ]';' *)
61 :     | S_Exp of exp (* exp ';' *)
62 :     | S_If of exp * stm * stm (* 'if' exp stm 'else' stm *)
63 :     | S_While of exp * stm (* 'while' exp stm *)
64 : jhr 1444 | S_DoWhile of stm * exp (* 'do' stm 'while' exp *)
65 : jhr 1115 | S_For of (ty * var * exp) list * exp * exp list * stm
66 : jhr 1368 (* 'for' '(' inits ';' exp ';' incrs ')' stm *)
67 :     | S_Call of string * exp list (* func '(' args ')' *)
68 :     | S_Return of exp option (* 'return' [ exp ] ';' *)
69 :     | S_Break (* 'break' ';' *)
70 :     | S_Continue (* 'continue' ';' *)
71 : jhr 1115
72 :     and exp
73 : jhr 1368 = E_Grp of exp (* "(" e ")" *)
74 : jhr 1115 | E_AssignOp of exp * assignop * exp (* lvalue op= e *)
75 : jhr 1640 | E_Cond of exp * exp * exp (* e "?" e ":" e *)
76 : jhr 1368 | E_BinOp of exp * binop * exp (* e op e *)
77 :     | E_UnOp of unop * exp (* op e *)
78 :     | E_PostOp of exp * postfix (* e op *)
79 :     | E_Apply of string * exp list (* f "(" ... ")" *)
80 :     | E_Subscript of exp * exp (* e "[" e "]" *)
81 :     | E_Select of exp * string (* e "." f *)
82 :     | E_Indirect of exp * string (* e "->" f *)
83 :     | E_Cast of ty * exp (* "(" ty ")" e *)
84 : jhr 1115 | E_Var of var
85 :     | E_Int of IntegerLit.integer * ty
86 :     | E_Flt of FloatLit.float * ty
87 :     | E_Bool of bool
88 :     | E_Str of string
89 : jhr 1368 | E_Sizeof of ty (* "sizeof(" ty ")" *)
90 : jhr 1115
91 :     (* assignment operators *)
92 :     and assignop
93 :     = $= | += | *= | /= | %= | <<= | >>= | &= | ^= | |=
94 :    
95 :     (* binary operators in increasing order of precedence *)
96 :     and binop
97 :     = #||
98 :     | #&&
99 : jhr 1444 | #|
100 :     | #^
101 :     | #&
102 : jhr 1115 | #== | #!=
103 :     | #< | #<= | #>= | #>
104 :     | #<< | #>>
105 :     | #+ | #-
106 :     | #* | #/ | #%
107 :    
108 :     and unop = %- | %! | %& | %* | %~ | %++ | %--
109 :    
110 :     and postfix = ^++ | ^--
111 :    
112 :     (* smart constructors that add E_Grp wrappers based on operator precedence *)
113 :     local
114 : jhr 1368 val commaP = 0
115 :     val assignP = 1
116 :     val condP = 2
117 :     val lorP = 3
118 :     val landP = 4
119 :     val borP = 5
120 : jhr 1444 val bxorP = 6
121 :     val bandP = 7
122 :     val eqP = 8
123 :     val relP = 9
124 :     val shiftP = 10
125 :     val addP = 11
126 :     val mulP = 12
127 :     val castP = 13
128 :     val unaryP = 14
129 :     val preP = 15
130 :     val compundP = 16 (* compound literal *)
131 :     val postP = 17
132 :     val callP = 18
133 :     val subP = 19
134 :     val atomP = 20
135 : jhr 1115 fun precOfBinop rator = (case rator
136 : jhr 1368 of #|| => lorP
137 :     | #&& => landP
138 : jhr 1444 | #| => borP
139 :     | #^ => bxorP
140 :     | #& => bandP
141 : jhr 1368 | #== => eqP | #!= => eqP
142 :     | #< => relP | #<= => relP | #>= => relP | #> => relP
143 :     | #<< => shiftP | #>> => shiftP
144 :     | #+ => addP | #- => addP
145 :     | #* => mulP | #/ => mulP | #% => mulP
146 :     (* end case *))
147 : jhr 1115 fun prec (E_Grp _) = atomP
148 : jhr 1368 | prec (E_AssignOp _) = assignP
149 : jhr 1640 | prec (E_Cond _) = condP
150 : jhr 1368 | prec (E_BinOp(_, rator, _)) = precOfBinop rator
151 :     | prec (E_UnOp _) = preP
152 :     | prec (E_PostOp _) = postP
153 :     | prec (E_Apply _) = callP
154 :     | prec (E_Subscript _) = postP
155 :     | prec (E_Select _) = postP
156 :     | prec (E_Indirect _) = postP
157 : jhr 1444 | prec (E_Cast _) = castP
158 : jhr 1368 | prec (E_Var _) = atomP
159 :     | prec (E_Int _) = atomP
160 :     | prec (E_Flt _) = atomP
161 :     | prec (E_Bool _) = atomP
162 :     | prec (E_Str _) = atomP
163 :     | prec (E_Sizeof _) = callP
164 : jhr 1115 in
165 :     fun mkGrp e = if (prec e < atomP) then E_Grp e else e
166 :     fun mkAssignOp (e1, rator, e2) = let
167 : jhr 1368 val e1' = if prec e1 < unaryP then E_Grp e1 else e1
168 :     val e2' = if prec e2 < assignP then E_Grp e2 else e2
169 :     in
170 :     E_AssignOp(e1', rator, e2')
171 :     end
172 : jhr 1640 (* note that we over-parenthesize here, but it makes nested conditionals easeier to read *)
173 :     fun mkCond (e1, e2, e3) = E_Cond(
174 :     if prec e1 <= condP then E_Grp e1 else e1,
175 :     if prec e2 <= condP then E_Grp e2 else e2,
176 :     if prec e3 < condP then E_Grp e3 else e3)
177 : jhr 1115 (* Note that all C binary operators are left associative. *)
178 :     fun mkBinOp (e1, #-, e2 as E_UnOp(%-, _)) = let
179 : jhr 1368 val e1' = if prec e1 < addP then E_Grp e1 else e1
180 :     val e2' = E_Grp e2
181 :     in
182 :     E_BinOp(e1', #-, e2')
183 :     end
184 : jhr 1115 | mkBinOp (e1, rator, e2) = let
185 : jhr 1368 val p = precOfBinop rator
186 :     val e1' = if prec e1 < p then E_Grp e1 else e1
187 :     val e2' = if prec e2 <= p then E_Grp e2 else e2
188 :     in
189 :     E_BinOp(e1', rator, e2')
190 :     end
191 : jhr 1115 fun mkUnOp (%-, e as E_UnOp(%-, _)) = E_UnOp(%-, E_Grp e)
192 :     | mkUnOp (%-, e as E_UnOp(%--, _)) = E_UnOp(%-, E_Grp e)
193 :     | mkUnOp (%--, e as E_UnOp(%-, _)) = E_UnOp(%--, E_Grp e)
194 :     | mkUnOp (%--, e as E_UnOp(%--, _)) = E_UnOp(%--, E_Grp e)
195 :     | mkUnOp (rator, e) = if prec e < unaryP
196 : jhr 1368 then E_UnOp(rator, E_Grp e)
197 :     else E_UnOp(rator, e)
198 : jhr 1115 fun mkPostOp (e, rator) = if prec e < postP
199 : jhr 1368 then E_PostOp(E_Grp e, rator)
200 :     else E_PostOp(e, rator)
201 : jhr 1115 fun mkApply (f, args) = E_Apply(f, args)
202 :     fun mkSubscript(e1, e2) = if prec e1 < postP
203 : jhr 1368 then E_Subscript(E_Grp e1, e2)
204 :     else E_Subscript(e1, e2)
205 : jhr 1115 fun mkSelect (e, f) = if prec e < postP
206 : jhr 1368 then E_Select(E_Grp e, f)
207 :     else E_Select(e, f)
208 : jhr 1115 fun mkIndirect (e, f) = if prec e < postP
209 : jhr 1368 then E_Indirect(E_Grp e, f)
210 :     else E_Indirect(e, f)
211 : jhr 1444 fun mkCast (ty, e) = if prec e < castP
212 :     then E_Cast(ty, E_Grp e)
213 :     else E_Cast(ty, e)
214 : jhr 1115 val mkVar = E_Var
215 : jhr 1368 fun mkIntTy (n, ty) = if n < 0 then E_UnOp(%-, E_Int(~n, ty)) else E_Int(n, ty)
216 :     fun mkInt n = mkIntTy(n, intTy)
217 : jhr 1115 fun mkFlt (f, ty) = if FloatLit.isNeg f
218 : jhr 1368 then E_UnOp(%-, E_Flt(FloatLit.negate f, ty))
219 :     else E_Flt(f, ty)
220 : jhr 1115 val mkBool = E_Bool
221 :     val mkStr = E_Str
222 :     val mkSizeof = E_Sizeof
223 :     end (* local *)
224 :    
225 :     val skip = S_Block[]
226 :    
227 :     local
228 :     fun paren (e as E_Grp _) = e
229 : jhr 1368 | paren e = E_Grp e
230 : jhr 1115 in
231 :     val mkComment = S_Comment
232 :     fun mkBlock [stm] = stm
233 :     | mkBlock stms = S_Block stms
234 : jhr 1368 fun mkDecl (ty, x, init) = S_Decl([], ty, x, init)
235 :     val mkAttrDecl = S_Decl
236 : jhr 1115 val mkExpStm = S_Exp
237 :     fun mkAssign (e1, e2) = S_Exp(mkAssignOp(e1, $=, e2))
238 :     fun mkIfThenElse (e, b1, b2) = S_If(paren e, b1, b2)
239 :     fun mkIfThen (e, b) = mkIfThenElse (e, b, skip)
240 :     val mkFor = S_For
241 :     fun mkWhile (e, b) = S_While(paren e, b)
242 : jhr 1444 fun mkDoWhile (b, e) = S_DoWhile(b, paren e)
243 : jhr 1115 val mkCall = S_Call
244 :     val mkReturn = S_Return
245 :     val mkBreak = S_Break
246 :     val mkContinue = S_Continue
247 :     end (* local *)
248 :    
249 :     (* utility functions *)
250 :    
251 :     fun varToString x = x
252 :    
253 :     fun assignopToString rator = (case rator
254 : jhr 1368 of $= => "="
255 :     | += => "+="
256 :     | *= => "*="
257 :     | /= => "/="
258 :     | %= => "%="
259 :     | <<= => "<<="
260 :     | >>= => ">>="
261 :     | &= => "&="
262 :     | ^= => "^="
263 :     | |= => "|="
264 :     (* end case *))
265 : jhr 1115
266 :     fun binopToString rator = (case rator
267 : jhr 1368 of #|| => "||"
268 :     | #&& => "&&"
269 :     | #== => "=="
270 : jhr 1444 | #| => "|"
271 :     | #^ => "^"
272 :     | #& => "&"
273 : jhr 1368 | #!= => "!="
274 :     | #< => "<"
275 :     | #<= => "<="
276 :     | #>= => ">="
277 :     | #> => ">"
278 :     | #<< => "<<"
279 :     | #>> => ">>"
280 :     | #+ => "+"
281 :     | #- => "-"
282 :     | #* => "*"
283 :     | #/ => "/"
284 :     | #% => "%"
285 :     (* end case *))
286 : jhr 1115
287 :     fun unopToString rator = (case rator
288 : jhr 1368 of %- => "-"
289 :     | %! => "!"
290 :     | %& => "&"
291 :     | %* => "*"
292 :     | %~ => "~"
293 :     | %++ => "++"
294 :     | %-- => "--"
295 :     (* end case *))
296 : jhr 1115
297 :     fun postopToString rator = (case rator
298 : jhr 1368 of ^++ => "++"
299 :     | ^-- => "--"
300 :     (* end case *))
301 : jhr 1115
302 : jhr 1640 (* generate verbatim text from a template string by substituting for placeholders
303 :     * Placeholders have the syntax @<id>@ and are replaced with the string associated
304 :     * with <id> in the list of substitutions. If <id> is empty, then no substitution
305 :     * is applied, instead the "@@" is replaced by "@".
306 :     *)
307 :     local
308 :     structure SS = Substring
309 :     in
310 :     fun verbatim sl subs = let
311 :     fun scan (start, ss, n, frags) = (case SS.getc ss
312 :     of SOME(#"@", rest) => let
313 :     val frags = SS.slice(start, 0, SOME n) :: frags
314 :     val (expansion, rest) = scanPlaceholder rest
315 :     in
316 :     scan (rest, rest, 0, expansion::frags)
317 :     end
318 :     | SOME(_, rest) => scan (start, rest, n+1, frags)
319 :     | NONE => SS.concat(List.rev(start::frags))
320 :     (* end case *))
321 :     and scanPlaceholder start = let
322 :     fun scan (ss, n) = (case SS.getc ss
323 :     of NONE => raise Fail "incomplete placeholder"
324 :     | SOME(#"@", rest) => (SS.string(SS.slice(start, 0, SOME n)), rest)
325 :     | SOME(_, rest) => scan (rest, n+1)
326 :     (* end case *))
327 :     val (placeholder, rest) = scan (start, 0)
328 :     in
329 :     if (placeholder = "")
330 :     then (SS.full "@", rest)
331 :     else (case List.find (fn (s, _) => (s = placeholder)) subs
332 :     of SOME(_, expansion) => (SS.full expansion, rest)
333 :     | NONE => raise Fail(concat["unknown placeholder @", placeholder, "@"])
334 :     (* end case *))
335 :     end
336 :     fun expand s = let
337 :     val ss = SS.full s
338 :     in
339 :     scan (ss, ss, 0, [])
340 :     end
341 :     in
342 :     D_Verbatim(List.map expand sl)
343 :     end
344 :     end (* local *)
345 :    
346 : jhr 1301 (* for debugging (not syntactically correct!) *)
347 : jhr 1115 fun expToString e = let
348 : jhr 1368 fun e2s (e, l) = (case e
349 :     of E_Grp e => "(" :: e2s(e, ")"::l)
350 :     | E_AssignOp(e1, rator, e2) => e2s(e1, assignopToString rator :: e2s(e2, l))
351 :     | E_BinOp(e1, rator, e2) => e2s(e1, binopToString rator :: e2s(e2, l))
352 :     | E_UnOp(rator, e) => unopToString rator :: e2s(e, l)
353 :     | E_PostOp(e, rator) => e2s(e, postopToString rator :: l)
354 :     | E_Apply(f, es) => let
355 :     fun args2s ([], l) = l
356 :     | args2s ([e], l) = e2s(e, l)
357 :     | args2s (e::es, l) = e2s(e, ","::args2s(es, l))
358 :     in
359 :     f :: "(" :: args2s(es, ")"::l)
360 :     end
361 :     | E_Subscript(e1, e2) => e2s(e1, "[" :: e2s(e2, "]"::l))
362 :     | E_Select(e, f) => e2s(e, "." :: f :: l)
363 :     | E_Indirect(e, f) => e2s(e, "->" :: f :: l)
364 :     | E_Cast(ty, e) => "(ty)" :: e2s(e, l) (* FIXME *)
365 :     | E_Var x => x::l
366 :     | E_Int(n, _) => IntegerLit.toString n :: l
367 :     | E_Flt(f, _) => FloatLit.toString f :: l
368 :     | E_Bool b => Bool.toString b :: l
369 :     | E_Str s => concat["\"", String.toCString s, "\""] :: l
370 :     | E_Sizeof ty => "sizeof(ty)" :: l
371 :     (* end case *))
372 :     in
373 :     String.concat(e2s(e, []))
374 :     end
375 : jhr 1115
376 :     end

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