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[diderot] Annotation of /branches/vis12/src/compiler/simplify/eval.sml
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Annotation of /branches/vis12/src/compiler/simplify/eval.sml

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Revision 1911 - (view) (download)

1 : jhr 231 (* eval.sml
2 :     *
3 : jhr 435 * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 : jhr 231 * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * Evaluation of "static" expressions.
7 :     *)
8 :    
9 : jhr 236 structure Eval : sig
10 : jhr 231
11 : jhr 1140 (* raised if there is an error due to faulty code or input values (e.g., loading an
12 :     * image of the wrong shape.
13 :     *)
14 :     exception Error of string list
15 :    
16 : jhr 236 datatype value
17 :     = BV of bool
18 :     | SV of string
19 :     | IV of IntInf.int
20 : jhr 1116 | RV of real
21 :     | TV of value list (* tensors: values will either be RV or TV *)
22 :     | ImgV of ImageInfo.info * Var.var
23 : jhr 236
24 : jhr 269 val evalStatics : Var.Set.set * Simple.block -> value Var.Map.map
25 : jhr 236
26 :     end = struct
27 :    
28 : jhr 234 structure Ty = Types
29 :     structure BV = BasisVars
30 : jhr 231 structure S = Simple
31 :     structure VMap = Var.Map
32 : jhr 269 structure VSet = Var.Set
33 : jhr 231 structure VTbl = Var.Tbl
34 :    
35 : jhr 1140 exception Error of string list
36 :    
37 : jhr 231 datatype value
38 :     = BV of bool
39 : jhr 234 | SV of string
40 : jhr 231 | IV of IntInf.int
41 : jhr 1116 (* FIXME: we probably should use FloatLit.float values instead of reals! *)
42 :     | RV of real
43 :     | TV of value list (* tensors: values will either be RV or TV *)
44 :     | ImgV of ImageInfo.info * Var.var
45 : jhr 231
46 : jhr 234 fun toString (BV b) = Bool.toString b
47 :     | toString (IV i) = IntInf.toString i
48 :     | toString (SV s) = concat["\"", String.toString s, "\""]
49 : jhr 1116 | toString (RV r) = Real.toString r
50 :     | toString (TV _) = "tensor"
51 :     (* FIXME: should include x in output *)
52 :     | toString (ImgV(info, x)) = ImageInfo.toString info
53 : jhr 231
54 :     val tbl : (value list -> value) VTbl.hash_table = let
55 :     val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Eval table")
56 :     fun intBinOp rator [IV a, IV b] = IV(rator(a, b))
57 : jhr 1116 fun tensorBinOp rator [v1, v2] = let
58 :     fun f (TV v1, TV v2) = TV(ListPair.mapEq f (v1, v2))
59 :     | f (RV r1, RV r2) = RV(rator(r1, r2))
60 :     in
61 :     f (v1, v2)
62 :     end
63 :     fun realBinOp rator [RV a, RV b] = RV(rator(a, b))
64 :     fun realUnOp rator [RV a] = RV(rator a)
65 : jhr 231 fun intCmp rator [IV a, IV b] = BV(rator(a, b))
66 : jhr 1116 fun realCmp rator [RV a, RV b] = BV(rator(a, b))
67 : jhr 234 fun boolCmp rator [BV a, BV b] = BV(rator(a, b))
68 :     fun stringCmp rator [SV a, SV b] = BV(rator(a, b))
69 : jhr 231 in
70 :     List.app (VTbl.insert tbl) [
71 :     (BV.add_ii, intBinOp (op +)),
72 :     (BV.add_tt, tensorBinOp (op +)),
73 :     (BV.sub_ii, intBinOp (op -)),
74 :     (BV.sub_tt, tensorBinOp (op -)),
75 : jhr 234 (BV.mul_ii, intBinOp (op * )),
76 :     (BV.mul_rr, realBinOp (op * )),
77 :     (*
78 : jhr 231 (BV.mul_rt, tensorOp Op.Scale),
79 :     (BV.mul_tr, fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),
80 : jhr 234 *)
81 : jhr 231 (BV.div_ii, intBinOp IntInf.quot),
82 : jhr 234 (BV.div_rr, realBinOp (op /)),
83 :     (*
84 : jhr 231 (BV.div_tr, tensorOp Op.InvScale),
85 : jhr 234 *)
86 : jhr 231 (BV.lt_ii, intCmp (op <)),
87 :     (BV.lt_rr, realCmp (op <)),
88 :     (BV.lte_ii, intCmp (op <=)),
89 :     (BV.lte_rr, realCmp (op <=)),
90 :     (BV.gte_ii, intCmp (op >=)),
91 :     (BV.gte_rr, realCmp (op >=)),
92 :     (BV.gt_ii, intCmp (op >)),
93 :     (BV.gt_rr, realCmp (op >)),
94 : jhr 234 (BV.equ_bb, boolCmp (op =)),
95 : jhr 231 (BV.equ_ii, intCmp (op =)),
96 : jhr 234 (BV.equ_ss, stringCmp (op =)),
97 : jhr 231 (BV.equ_rr, realCmp Real.==),
98 : jhr 234 (BV.neq_bb, boolCmp (op <>)),
99 : jhr 231 (BV.neq_ii, intCmp (op <>)),
100 : jhr 234 (BV.neq_ss, stringCmp (op <>)),
101 : jhr 231 (BV.neq_rr, realCmp Real.!=),
102 : jhr 245 (BV.neg_i, fn [IV i] => IV(~i)),
103 : jhr 234 (*
104 : jhr 231 (BV.neg_t, tensorOp Op.Neg),
105 : jhr 245 (BV.neg_f, fn [FV fld] => FV(FieldDef.neg fld)),
106 : jhr 231 (BV.op_at, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),
107 : jhr 245 (BV.op_D, fn [FV fld] => FV(FieldDef.diff fld)),
108 : jhr 231 (BV.op_norm, tensorOp Op.Norm),
109 : jhr 245 *)
110 :     (BV.op_not, fn [BV b] => BV(not b)),
111 : jhr 231 (*
112 : jhr 245 (BV.fn_CL, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),
113 : jhr 269 (BV.op_convolve, fn [Img info, KV h] => FV(FieldDef.CONV(0, info, h))),
114 : jhr 1116 *)
115 : jhr 245 (BV.fn_cos, realUnOp Math.cos),
116 :     (*
117 : jhr 231 (BV.fn_inside, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),
118 : jhr 234 *)
119 : jhr 1911 (BV.fn_log10, realUnOp Math.log10),
120 :     (BV.fn_ln, realUnOp Math.ln),
121 : jhr 234 (BV.fn_max, realBinOp Real.min),
122 :     (BV.fn_min, realBinOp Real.max),
123 :     (BV.fn_modulate, tensorBinOp (op * )),
124 : jhr 231 (*
125 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
126 : jhr 234 *)
127 : jhr 245 (BV.fn_sin, realUnOp Math.sin),
128 : jhr 1116 (*
129 : jhr 231 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
130 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
131 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
132 :     (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
133 : jhr 1116 (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.c1tent),
134 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.c2ctmr),
135 :     *)
136 : jhr 245 (BV.i2r, fn [IV i] => RV(real(IntInf.toInt i)))
137 : jhr 231 ];
138 :     tbl
139 :     end
140 :    
141 : jhr 1116 fun loadImage ([Ty.DIM dim, Ty.SHAPE shp], SV filename) = let
142 : jhr 1793 val Ty.DimConst dim = TypeUtil.resolveDim dim
143 : jhr 1140 val dd = let
144 :     val Ty.Shape dd = TypeUtil.resolveShape shp
145 :     fun doDim (Ty.DimConst d) = d
146 :     | doDim (Ty.DimVar d) = let val Ty.DimConst d = TypeUtil.resolveDim d in d end
147 :     in
148 :     List.map doDim dd
149 :     end
150 : jhr 1793 val nrrd = NrrdInfo.getInfo filename
151 :     in
152 :     case ImageInfo.mkInfo (nrrd, dim, dd)
153 :     of SOME info => info
154 :     | NONE => let
155 :     fun rngToS [] = "real"
156 :     | rngToS dd = concat["tensor[", String.concatWith "," (List.map Int.toString dd), "]"]
157 :     fun error msg = raise Error("image file \"" :: filename :: "\" " :: msg)
158 :     in
159 :     (* figure out what the mismatch is *)
160 :     if (NrrdInfo.dim nrrd <> dim)
161 :     then error [
162 :     "has dimension ", Int.toString(NrrdInfo.dim nrrd),
163 :     ", expected ", Int.toString dim
164 :     ]
165 :     else error ["has unexpected range ", rngToS dd]
166 :     end
167 :     (* end case *)
168 :     end
169 : jhr 234
170 : jhr 231 fun evalVar env x = (case VMap.find (env, x)
171 :     of SOME v => v
172 :     | NONE => raise Fail("undefined variable " ^ Var.uniqueNameOf x)
173 :     (* end case *))
174 :    
175 : jhr 269 fun apply (env, f, mvs, xs) =
176 :     if List.all (fn x => VMap.inDomain(env, x)) xs
177 :     then (* try *)(
178 : jhr 231 if Var.same(f, BV.fn_load)
179 : jhr 1116 then let
180 :     val [imgName] = xs
181 :     in
182 :     SOME(ImgV(loadImage(mvs, evalVar env imgName), imgName))
183 :     end
184 : jhr 231 else (case VTbl.find tbl f
185 : jhr 269 of SOME evalFn => SOME(evalFn (List.map (evalVar env) xs))
186 :     | NONE => NONE
187 : jhr 231 (* end case *))
188 : jhr 1140 ) handle ex as Error msg => raise ex
189 :     | ex => (
190 :     TextIO.output (TextIO.stdErr, concat [
191 :     Var.uniqueNameOf f, "(",
192 :     String.concatWith "," (List.map Var.uniqueNameOf xs),
193 :     ") fails with exception ", exnName ex, "\n"
194 :     ]);
195 : jhr 269 raise ex)
196 :     else NONE
197 :    
198 :     fun evalExp (env, e) = (case e
199 :     of S.E_Var x => VMap.find (env, x)
200 :     | S.E_Lit(Literal.Int i) => SOME(IV i)
201 :     | S.E_Lit(Literal.Float f) => SOME(RV(FloatLit.toReal f))
202 :     | S.E_Lit(Literal.String s) => SOME(SV s)
203 :     | S.E_Lit(Literal.Bool b) => SOME(BV b)
204 :     | S.E_Tuple _ => raise Fail "E_Tuple"
205 :     | S.E_Apply(f, mvs, xs, _) => apply(env, f, mvs, xs)
206 : jhr 1116 | S.E_Cons xs => (case evalArgs(env, xs)
207 :     of NONE => NONE
208 :     | SOME vs => SOME(TV vs)
209 :     (* end case *))
210 :     | S.E_Slice(x, indices, _) => (case VMap.find (env, x)
211 :     of SOME v => let
212 :     fun slice (TV vs, SOME ix :: ixs) = (case VMap.find (env, ix)
213 :     of SOME(IV i) => slice (List.nth(vs, IntInf.toInt i), ixs)
214 :     | NONE => raise Subscript
215 :     (* end case *))
216 :     | slice (TV vs, NONE :: ixs) =
217 :     TV(List.map (fn v => slice(v, ixs)) vs)
218 :     | slice (v, []) = v
219 :     in
220 :     SOME(slice(v, indices)) handle Subscript => NONE
221 :     end
222 :     | _ => NONE
223 :     (* end case *))
224 : jhr 1301 | S.E_Input(ty, name, desc, optDefault) => raise Fail "impossible"
225 : jhr 1116 | S.E_LoadImage info => SOME(ImgV info)
226 : jhr 269 (* end case *))
227 :    
228 : jhr 1116 and evalArgs (env, args) = let
229 :     fun eval ([], vs) = SOME(List.rev vs)
230 :     | eval (x::xs, vs) = (case VMap.find(env, x)
231 :     of SOME v => eval(xs, v::vs)
232 :     | NONE => NONE
233 :     (* end case *))
234 :     in
235 :     eval (args, [])
236 :     end
237 :    
238 :     fun getInput (ty, name, optDefault) = (case ty
239 :     of Ty.T_Bool =>
240 :     Inputs.getInput(name, (Option.map BV) o Bool.fromString, optDefault)
241 :     | Ty.T_Int =>
242 :     Inputs.getInput(name, (Option.map IV) o IntInf.fromString, optDefault)
243 :     | Ty.T_String => Inputs.getInput(name, fn s => SOME(SV s), optDefault)
244 :     | Ty.T_Tensor(Ty.Shape[]) =>
245 :     Inputs.getInput(name, (Option.map RV) o Real.fromString, optDefault)
246 :     | Ty.T_Tensor(Ty.Shape[Ty.DimConst d]) => let
247 :     fun fromString s = let
248 :     (* first split into fields by "," *)
249 :     val flds = String.fields (fn #"," => true | _ => false) s
250 :     (* then tokenize by white space and flatten *)
251 :     val toks = List.concat(List.map (String.tokens Char.isSpace) flds)
252 :     (* then convert to reals *)
253 :     val vals = List.map (RV o valOf o Real.fromString) toks
254 :     in
255 :     if (List.length vals = d)
256 :     then SOME(TV(vals))
257 :     else NONE
258 :     end
259 :     handle _ => NONE
260 :     in
261 :     Inputs.getInput(name, fromString, optDefault)
262 :     end
263 :     | Ty.T_Tensor shp => raise Fail "TODO: general tensor inputs"
264 :     | _ => raise Fail(concat[
265 :     "input ", name, " has invalid type ", TypeUtil.toString ty
266 :     ])
267 :     (* end case *))
268 :    
269 : jhr 269 fun evalStatics (statics, blk) = let
270 :     fun evalBlock (env, S.Block stms) = let
271 :     exception Done of value VMap.map
272 :     fun evalStm (stm, env) = (case stm
273 : jhr 1116 of S.S_Var _ => raise Fail "unexpected variable decl"
274 : jhr 1301 | S.S_Assign(x, S.E_Input(ty, name, desc, optDefault)) =>
275 : jhr 269 if VSet.member(statics, x)
276 :     then let
277 :     val optDefault = Option.map (evalVar env) optDefault
278 : jhr 1116 val input = getInput (ty, name, optDefault)
279 : jhr 269 in
280 :     case input
281 :     of SOME v => VMap.insert(env, x, v)
282 :     | NONE => raise Fail("error getting required input " ^ name)
283 :     (* end case *)
284 :     end
285 :     else env
286 :     | S.S_Assign(x, e) => (case evalExp(env, e)
287 :     of SOME v =>
288 : jhr 340 (Log.msg(concat["eval assignment: ", Var.uniqueNameOf x, " = ", toString v, "\n"]);
289 : jhr 269 VMap.insert(env, x, v)
290 :     )
291 :     | NONE => env
292 :     (* end case *))
293 :     | S.S_IfThenElse(x, b1, b2) => (case VMap.find(env, x)
294 :     of SOME(BV true) => evalBlock(env, b1)
295 :     | SOME(BV false) => evalBlock(env, b2)
296 :     | SOME _ => raise Fail "type error"
297 :     | NONE => raise (Done env)
298 :     (* end case *))
299 : jhr 511 | S.S_New _ => raise Fail "unexpected new strand"
300 : jhr 269 | S.S_Die => raise Fail "unexpected die"
301 :     | S.S_Stabilize => raise Fail "unexpected stabilize"
302 : jhr 1640 | S.S_Print _ => raise Fail "unexpected print"
303 : jhr 234 (* end case *))
304 : jhr 231 in
305 : jhr 269 (List.foldl evalStm env stms) handle Done env => env
306 : jhr 231 end
307 : jhr 236 in
308 : jhr 269 evalBlock (VMap.empty, blk)
309 : jhr 236 end
310 :    
311 : jhr 231 end

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