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[diderot] Diff of /branches/pure-cfg/src/compiler/codegen/codegen-fn.sml
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Diff of /branches/pure-cfg/src/compiler/codegen/codegen-fn.sml

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revision 514, Tue Feb 8 22:54:00 2011 UTC revision 552, Fri Feb 18 15:09:08 2011 UTC
# Line 10  Line 10 
10    
11  functor CodeGenFn (T : TARGET) : sig  functor CodeGenFn (T : TARGET) : sig
12    
13      val generate : LowIL.program -> T.program      val generate : string * LowIL.program -> unit
14    
15    end = struct    end = struct
16    
17      structure IL = LowIL      structure IL = TreeIL
18      structure V = LowIL.Var      structure Ty = IL.Ty
19      structure Op = LowOps      structure Op = IL.Op
20      structure Nd = LowIL.Node      structure V = IL.Var
21      structure CFG = LowIL.CFG  
22      (* convert LowIL types to T types *)
23    (* a mapping from LowIL variables to target expressions.  Variables get      fun cvtTy ty = (case ty
24     * removed when the expressions are used as arguments.             of Ty.BoolTy => T.boolTy
25     *)              | Ty.StringTy => T.stringTy
26      structure VDefTbl : sig              | Ty.IVecTy 1 => T.intTy
27          type tbl              | Ty.IVecTy n => T.ivecTy n         (* FIXME: what about vector splits? *)
28                | Ty.VecTy 1 => T.realTy
29          datatype binding = C of T.cond | E of T.exp              | Ty.VecTy n => T.vecTy n           (* FIXME: what about vector splits? *)
30                | Ty.AddrTy info => T.imageDataTy info
31          val newTbl : unit -> tbl              | Ty.ImageTy info => T.imageTy info
32          val getDefOf : tbl -> IL.var -> binding            (* end case *))
33          val useDefOf : tbl -> IL.var -> binding  
34          val setDefOf : tbl -> (IL.var * T.exp) -> unit      fun addBindings (env, xs, ys) =
35              ListPair.foldlEq (fn (x, y, env) => V.Map.insert(env, x, y)) env (xs, ys)
36          val clear : tbl -> unit  
37        fun lookup (env, x) = (case V.Map.find (env, x)
38          val assign : tbl -> (IL.var * T.exp) -> T.stm list             of SOME x' => x'
39          val bind : tbl -> (IL.var * T.exp) -> T.stm list              | NONE => raise Fail(concat["lookup(_, ", V.name x, ")"])
40          val cbind : tbl -> (IL.var * T.cond) -> T.stm list            (* end case *))
41    
42        (* force all pending expressions into variables *)      fun trExp (env, e) = (case e
43          val flush : tbl -> T.stm list             of IL.E_Var x => (case V.kind x
44                     of IL.VK_Global => T.Expr.global(lookup(env, x))
45        end = struct                    | IL.VK_State strand => T.Expr.getState(lookup(env, x))
46                      | IL.VK_Local => T.Expr.var(lookup(env, x))
47          datatype binding = C of T.cond | E of T.exp                  (* end case *))
48                | IL.E_Lit(Literal.Int n) => T.Expr.intLit n
49          type info = {              | IL.E_Lit(Literal.Bool b) => T.Expr.boolLit b
50              cnt : int ref,      (* count of oustanding uses (usually 1) *)              | IL.E_Lit(Literal.Float f) => T.Expr.floatLit f
51              bind : binding              | IL.E_Lit(Literal.String s) => T.Expr.stringLit s
52            }              | IL.E_Op(rator, args) => (case (rator, trExps(env, args))
53                     of (Op.Add ty, [a, b])         => T.Expr.add(a, b)
54          type tbl = info V.Tbl.hash_table                    | (Op.Sub ty, [a, b])         => T.Expr.sub(a, b)
55                      | (Op.Mul ty, [a, b])         => T.Expr.mul(a, b)
56          fun newTbl () = V.Tbl.mkTable (512, Fail "vtbl")                    | (Op.Div ty, [a, b])         => T.Expr.divide(a, b)
57                      | (Op.Neg ty, [a])            => T.Expr.neg a
58          fun getDefOf tbl x = (case V.Tbl.find tbl x                    | (Op.LT ty, [a, b])          => T.Expr.lt(a, b)
59                 of NONE => raise Fail(concat["getDefOf(", V.toString x, ")"])                    | (Op.LTE ty, [a, b])         => T.Expr.lte(a, b)
60                  | SOME{bind, cnt} => bind                    | (Op.EQ ty, [a, b])          => T.Expr.equ(a, b)
61                (* end case *))                    | (Op.NEQ ty, [a, b])         => T.Expr.neq(a, b)
62                      | (Op.GT ty, [a, b])          => T.Expr.gt(a, b)
63          fun useDefOf tbl x = (case V.Tbl.find tbl x                    | (Op.GTE ty, [a, b])         => T.Expr.gte(a, b)
64                 of NONE => raise Fail(concat["useDefOf(", V.toString x, ")"])                    | (Op.Not, [a])               => T.Expr.not a
65                  | SOME{cnt=ref 1, bind} => (                    | (Op.Max, [a, b])            => T.Expr.max(a, b)
66                      ignore (V.Tbl.remove tbl x);                    | (Op.Min, [a, b])            => T.Expr.min(a, b)
67                      bind)                    | (Op.Sin, [a])               => T.Expr.sin a
68                  | SOME{cnt, bind} => (                    | (Op.Cos, [a])               => T.Expr.cos a
69                      cnt := !cnt - 1;                    | (Op.Pow, [a, b])            => T.Expr.pow(a, b)
70                      bind)                    | (Op.Dot d, [a, b])          => T.Expr.dot(a, b)
71                (* end case *))                    | (Op.Cross, [a, b])          => T.Expr.cross(a, b)
72                      | (Op.Select(ty, i), [a])     => T.Expr.select(i, a)
73          fun setDefOf tbl (x, exp) =                    | (Op.Norm d, [a])            => T.Expr.length a
74                V.Tbl.insert tbl (x, {cnt = ref(V.useCount x), bind = E exp})                    | (Op.Scale d, [a, b])        => T.Expr.mul(a, b)
75                      | (Op.InvScale d, [a, b])     => T.Expr.divide(a, b)
         fun assign tbl (x, exp) = let  
                     val lhs = T.Var.tmpVar()  
                     in  
                       V.Tbl.insert tbl  
                         (x, {cnt = ref(V.useCount x), bind = E(T.Expr.var lhs)});  
                       [T.Stmt.assign(lhs, exp)]  
                     end  
   
         fun bind tbl (x, exp) = (case V.useCount x  
                of 1 => (V.Tbl.insert tbl (x, {cnt = ref 1, bind = E exp}); [])  
                 | n => let (* bind exp to a new target variable *)  
                     val lhs = T.Var.tmpVar()  
                     in  
                       V.Tbl.insert tbl (x, {cnt = ref n, bind = E(T.Expr.var lhs)});  
                       [T.Stmt.assign(lhs, exp)]  
                     end  
               (* end case *))  
   
         fun cbind tbl (x, cond) = (case V.useCount x  
                of 1 => (V.Tbl.insert tbl (x, {cnt = ref 1, bind = C cond}); [])  
                 | n => let (* bind exp to a new target variable *)  
                     val lhs = T.Var.tmpVar()  
                     in  
                       V.Tbl.insert tbl (x, {cnt = ref n, bind = C(T.Cond.var lhs)});  
                       [T.Stmt.assignb(lhs, cond)]  
                     end  
               (* end case *))  
   
         val clear = V.Tbl.clear  
   
         fun flush tbl = raise Fail "flush"  
   
       end (*  VDefTbl *)  
   
 (* FIXME: what about splitting code where the target width doesn't match the  
  * source width?  
  *)  
     fun doRator vtbl = let  
           val useDefOf = VDefTbl.useDefOf vtbl  
           val bind = VDefTbl.bind vtbl  
           val cbind = VDefTbl.cbind vtbl  
           fun f (lhs, rator, args) = let  
                 fun exp x = (case useDefOf x  
                        of VDefTbl.E e => e  
                         | _ => raise Fail "expected exp"  
                       (* end case *))  
                 fun cond x = (case useDefOf x  
                        of VDefTbl.C c => c  
                         | _ => raise Fail "expected cond"  
                       (* end case *))  
                 in  
                   case (rator, args)  
                    of (Op.Add ty, [a, b])       => bind (lhs, T.Expr.add(exp a, exp b))  
                     | (Op.Sub ty, [a, b])       => bind (lhs, T.Expr.sub(exp a, exp b))  
                     | (Op.Mul ty, [a, b])       => bind (lhs, T.Expr.mul(exp a, exp b))  
                     | (Op.Div ty, [a, b])       => bind (lhs, T.Expr.divide(exp a, exp b))  
                     | (Op.Neg ty, [a])          => bind (lhs, T.Expr.neg(exp a))  
                     | (Op.LT ty, [a, b])        => cbind (lhs, T.Cond.lt(exp a, exp b))  
                     | (Op.LTE ty, [a, b])       => cbind (lhs, T.Cond.lte(exp a, exp b))  
                     | (Op.EQ ty, [a, b])        => cbind (lhs, T.Cond.equ(exp a, exp b))  
                     | (Op.NEQ ty, [a, b])       => cbind (lhs, T.Cond.neq(exp a, exp b))  
                     | (Op.GT ty, [a, b])        => cbind (lhs, T.Cond.gt(exp a, exp b))  
                     | (Op.GTE ty, [a, b])       => cbind (lhs, T.Cond.gte(exp a, exp b))  
                     | (Op.Not, [a])             => cbind (lhs, T.Cond.not(cond a))  
                     | (Op.Max, [a, b])          => bind (lhs, T.Expr.max(exp a, exp b))  
                     | (Op.Min, [a, b])          => bind (lhs, T.Expr.min(exp a, exp b))  
                     | (Op.Sin, [a])             => bind (lhs, T.Expr.sin(exp a))  
                     | (Op.Cos, [a])             => bind (lhs, T.Expr.cos(exp a))  
                     | (Op.Pow, [a, b])          => bind (lhs, T.Expr.pow(exp a, exp b))  
                     | (Op.Dot d, [a, b])        => bind (lhs, T.Expr.dot(exp a, exp b))  
                     | (Op.Cross, [a, b])        => bind (lhs, T.Expr.cross(exp a, exp b))  
                     | (Op.Select(ty, i), [a])   => bind (lhs, T.Expr.select(i, exp a))  
                     | (Op.Norm d, [a])          => bind (lhs, T.Expr.length(exp a))  
                     | (Op.Scale d, [a, b])      => bind (lhs, T.Expr.mul(exp a, exp b))  
                     | (Op.InvScale d, [a, b])   => bind (lhs, T.Expr.divide(exp a, exp b))  
76                      | (Op.CL, _)                => raise Fail "CL unimplemented"                      | (Op.CL, _)                => raise Fail "CL unimplemented"
77                      | (Op.PrincipleEvec ty, _)  => raise Fail "PrincipleEvec unimplemented"                      | (Op.PrincipleEvec ty, _)  => raise Fail "PrincipleEvec unimplemented"
78  (*  (*
79                      | (Op.Subscript ty,                      | (Op.Subscript ty,
80  *)  *)
81                      | (Op.Floor d, [a])         => bind (lhs, T.Expr.floor(exp a))                    | (Op.Floor d, [a])           => T.Expr.floor a
82                      | (Op.IntToReal, [a])       => bind (lhs, T.Expr.toReal(exp a))                    | (Op.IntToReal, [a])         => T.Expr.toReal a
83                      | (Op.TruncToInt d, [a])    => bind (lhs, T.Expr.truncToInt(exp a))                    | (Op.TruncToInt d, [a])      => T.Expr.truncToInt a
84                      | (Op.RoundToInt d, [a])    => bind (lhs, T.Expr.roundToInt(exp a))                    | (Op.RoundToInt d, [a])      => T.Expr.roundToInt a
85                      | (Op.CeilToInt d, [a])     => bind (lhs, T.Expr.ceilToInt(exp a))                    | (Op.CeilToInt d, [a])       => T.Expr.ceilToInt a
86                      | (Op.FloorToInt d, [a])    => bind (lhs, T.Expr.floorToInt(exp a))                    | (Op.FloorToInt d, [a])      => T.Expr.floorToInt a
87  (*                    | (Op.ImageAddress d, [a])    => T.Expr.imageAddr a
88                      | (Op.ImageAddress of ImageInfo.info                    | (Op.LoadVoxels(info, 1), [a]) => T.Expr.getImgData a
89                      | (Op.LoadVoxels of RawTypes.ty * int                    | (Op.LoadVoxels _, [a])      => raise Fail "impossible"
90                      | (Op.PosToImgSpace of ImageInfo.info                    | (Op.PosToImgSpace d, [v, x]) => T.Expr.posToImgSpace(v, x)
91                      | (Op.GradToWorldSpace of ImageInfo.info                    | (Op.GradToWorldSpace d, [v, x]) => T.Expr.intLit 0 (* FIXME *)
92                      | (Op.LoadImage of ImageInfo.info                    | (Op.LoadImage info, [a])    => raise Fail "impossible"
93                      | (Op.Inside of ImageInfo.info                    | (Op.Inside(d, s), [x, v])   => T.Expr.inside(x, v, s)
94                      | (Op.Input of ty * string                    | (Op.Input(ty, name), [])    => raise Fail "impossible"
95                      | (Op.InputWithDefault of ty * string                    | (Op.InputWithDefault(ty, name), [a]) => T.Expr.intLit 0 (* FIXME *)
96  *)                    | _ => raise Fail(concat[
97                    (* end case *)                          "incorrect number of arguments for ", Op.toString rator
98                  end                        ])
99            in                  (* end case *))
100              f            (* end case *))
101            end  
102        and trExps (env, exps) = List.map (fn exp => trExp(env, exp)) exps
103    (* translate a LowIL assignment to a list of zero or more target statements *)  
104      fun doAssign vtbl (lhs, rhs) = let      fun trStmt (env, stm) = (case stm
105            val setDefOf = VDefTbl.setDefOf vtbl             of IL.S_Comment text => [T.Stmt.comment text]
106            val doRator = doRator vtbl              | IL.S_Assign(x, exp) => (case V.kind x
107            fun assign (lhs, rhs) = let                   of IL.VK_Global => [T.Stmt.assign(lookup(env, x), trExp(env, exp))]
108                  fun setDef rhs = (setDefOf (lhs, rhs); [])                    | IL.VK_State strand =>
109                  in                        [T.Stmt.assignState(lookup(env, x), trExp(env, exp))]
110                    case rhs                    | IL.VK_Local => [T.Stmt.assign(lookup(env, x), trExp(env, exp))]
111                     of IL.VAR x => setDef (T.Expr.var(VDefTbl.useDefOf vtbl x))                  (* end case *))
112                      | IL.LIT(Literal.Int n) => setDef (T.Expr.intLit n)              | IL.S_Cons(lhs, args) =>
113                      | IL.LIT(Literal.Bool b) => setDef (T.Expr.boolLit b)                  [T.Stmt.cons(lookup(env, lhs), trExps(env, args))]
114                      | IL.LIT(Literal.Float f) => setDef (T.Expr.floatLit f)              | IL.S_LoadVoxels(lhs, dim, addr) =>
115                      | IL.LIT(Literal.String s) => setDef (T.Expr.stringLit s)                  [T.Stmt.getImgData(lookup(env, lhs), dim, trExp(env, addr))]
116                      | IL.OP(rator, args) => doRator(lhs, rator, args)              | IL.S_LoadImage(lhs, dim, name) =>
117                      | IL.CONS args =>                  T.Stmt.loadImage (lookup(env, lhs), dim, trExp(env, name))
118                          VDefTbl.assign vtbl              | IL.S_Input(lhs, name, optDflt) =>
119                            (lhs, T.Expr.vector (List.map (VDefTbl.useDefOf vtbl) args))                  T.Stmt.input(lookup(env, lhs), name, Option.map (fn e => trExp(env, e)) optDflt)
120                    (* end case *)              | IL.S_IfThen(cond, thenBlk) =>
121                  end                  [T.Stmt.ifthen(trExp(env, cond), trBlock(env, thenBlk))]
122            in              | IL.S_IfThenElse(cond, thenBlk, elseBlk) =>
123              assign                  [T.Stmt.ifthenelse(trExp(env, cond),
124            end                    trBlock(env, thenBlk),
125                      trBlock(env, elseBlk))]
126      fun gen (vtbl, cfg) = let              | IL.S_Die => [T.Stmt.die()]
127            val doAssign = doAssign vtbl              | IL.S_Stabilize => [T.Stmt.stabilize()]
128            fun doNode (vtbl, ifCont, stms, nd) = (case Nd.kind nd            (* end case *))
129                   of IL.NULL => raise Fail "unexpected NULL"  
130                    | IL.ENTRY{succ} => doNode (vtbl, ifCont, stms, !succ)      and trBlock (env, IL.Block{locals, body}) = let
131                    | IL.JOIN{phis, succ, ...} => ifCont (stms, Node.kind nd)            val env = List.foldl
132                    | IL.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let                  (fn (x, env) => V.Map.insert(env, x, T.Var.var(cvtTy(V.ty x), V.name x)))
133                        fun kThen (stms', _) = let                    env locals
134                              val thenBlk = T.Stmt.block (List.rev stms')            in
135                              fun kElse (stms', IL.JOIN{phis, succ, ...}) = let              T.Stmt.block(List.foldr (fn (stm, stms) => trStmt(env, stm)@stms) [] body)
136                                    val stm = T.Stmt.ifthenelse (            end
137                                          VDefTbl.useDefOf vtbl cond,  
138                                          thenBlk,      fun trMethod (strand, env) (IL.Method{name, body}) =
139                                          T.Stmt.block (List.rev stms'))            T.Strand.method (strand, Atom.toString name, trBlock (env, body))
140                                    in  
141  (* FIXME: what do we do about phis? *)      fun trStrand (prog, env) (IL.Strand{name, params, state, stateInit, methods}) = let
142                                      doNode (vtbl, ifCont, stm::stms, !succ)            val strand = T.Strand.define(prog, Atom.toString name)
143                                    end            val state' =
144                              in                  List.map (fn x => T.Var.state(strand, cvtTy(V.ty x), V.name x)) state
145                                doNode (vtbl, kElse, [], !falseBranch)            val env = addBindings (env, state, state')
146                              end          (* define the parameters and add them to the environment *)
147                        in            val params' = List.map (fn x => T.Var.param(cvtTy(V.ty x), V.name x)) params
148                          doNode (vtbl, kThen, [], !trueBranch)            val env = addBindings (env, params, params')
149                        end            in
150                    | IL.COM {text, succ, ...} =>              T.Strand.init (strand, params', trBlock (env, stateInit));
151                        doNode (vtbl, ifCont, T.Stmt.comment text :: stms, !succ)              List.app (trMethod (strand, env)) methods
152                    | IL.ASSIGN{stm, succ, ...} =>            end
153                        doNode (vtbl, ifCont, doAssign stm :: stms, !succ)  
154                    | IL.NEW{strand, args, succ, ...} => raise Fail "NEW unimplemented"      fun generate (fileStem, srcProg) = let
155                    | IL.DIE _ =>            val treeProg as TreeIL.Program{globals, globalInit, strands} = LowToTree.translate srcProg
156                        T.Stmt.block (List.rev (T.Stmt.die() :: stms))  val _ = (
157                    | IL.STABILIZE _ =>  TextIO.output(Log.logFile(), "********** After translation to TreeIL **********\n");
158                        T.Stmt.block (List.rev stms)  TreeILPP.program (Log.logFile(), treeProg))
159                    | IL.EXIT _ => T.Stmt.block (List.rev (T.Stmt.stabilize() :: stms))            val prog = T.newProgram ()
160                  (* end case *))          (* define the globals and initialize the environment *)
161            in            val env = let
162              doNode (vtbl, fn _ => raise Fail "bogus ifCont at JOIN node", [], CFG.entry cfg)                  fun gvar (x, env) =
163                          V.Map.insert(env, x, T.Var.global(prog, cvtTy(V.ty x), V.name x))
164                    in
165                      List.foldl gvar V.Map.empty globals
166                    end
167              in
168              (* global initialization *)
169                T.globalInit (prog, trBlock (env, globalInit));
170              (* translate strands *)
171                List.app (trStrand (prog, env)) strands;
172              (* output the program *)
173                T.generate (fileStem, prog)
174            end            end
175    
176    end    end

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