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[diderot] Diff of /branches/vis12/src/compiler/simplify/eval.sml
ViewVC logotype

Diff of /branches/vis12/src/compiler/simplify/eval.sml

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trunk/src/compiler/simplify/eval.sml revision 231, Thu Aug 5 16:11:37 2010 UTC branches/vis12/src/compiler/simplify/eval.sml revision 1685, Sun Jan 22 15:23:36 2012 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* eval.sml  (* eval.sml
2   *   *
3   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4   * All rights reserved.   * All rights reserved.
5   *   *
6   * Evaluation of "static" expressions.   * Evaluation of "static" expressions.
7   *)   *)
8    
9  datatype Eval =  structure Eval : sig
   struct  
10    
11      (* 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        datatype value
17          = BV of bool
18          | SV of string
19          | IV of IntInf.int
20          | RV of real
21          | TV of value list        (* tensors: values will either be RV or TV *)
22          | ImgV of ImageInfo.info * Var.var
23    
24        val evalStatics : Var.Set.set * Simple.block -> value Var.Map.map
25    
26      end = struct
27    
28        structure Ty = Types
29        structure BV = BasisVars
30      structure S = Simple      structure S = Simple
31      structure VMap = Var.Map      structure VMap = Var.Map
32        structure VSet = Var.Set
33      structure VTbl = Var.Tbl      structure VTbl = Var.Tbl
34    
35        exception Error of string list
36    
37      datatype value      datatype value
38        = BV of bool        = BV of bool
39          | SV of string
40        | IV of IntInf.int        | IV of IntInf.int
41        | TV of (int list * real list)    (* tensors *)  (* FIXME: we probably should use FloatLit.float values instead of reals! *)
42        | FV of FieldDef.field_def        | RV of real
43        | IV of ImageInfo.info        | TV of value list        (* tensors: values will either be RV or TV *)
44        | KV of Kernel.kernel        | ImgV of ImageInfo.info * Var.var
45    
46      fun RV r = TV([], [r])      fun toString (BV b) = Bool.toString b
47          | toString (IV i) = IntInf.toString i
48      fun toString (BV b) =        | toString (SV s) = concat["\"", String.toString s, "\""]
49        | toString (IV i) =        | toString (RV r) = Real.toString r
50        | toString (TV(s, v)) =        | toString (TV _) = "tensor"
51        | toString (FV fld) =  (* FIXME: should include x in output *)
52        | toString (IV info) =        | toString (ImgV(info, x)) = ImageInfo.toString info
       | toString (KV h) =  
53    
54      val tbl : (value list -> value) VTbl.hash_table = let      val tbl : (value list -> value) VTbl.hash_table = let
55            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Eval table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Eval table")
56            fun intBinOp rator [IV a, IV b] = IV(rator(a, b))            fun intBinOp rator [IV a, IV b] = IV(rator(a, b))
57            fun tensorBinOp rator [TV(s1, v1), TV(s2, v2)] =            fun tensorBinOp rator [v1, v2] = let
58                  TV(s1, ListPair.mapEq rator (v1, v2))                  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            fun intCmp rator [IV a, IV b] = BV(rator(a, b))            fun intCmp rator [IV a, IV b] = BV(rator(a, b))
66            fun realCmp rator [TV([], [a]), TV([], [b])] = BV(rator(a, b))            fun realCmp rator [RV a, RV b] = BV(rator(a, b))
67            fun kernel h [] = KV h            fun boolCmp rator [BV a, BV b] = BV(rator(a, b))
68              fun stringCmp rator [SV a, SV b] = BV(rator(a, b))
69            in            in
70              List.app (VTbl.insert tbl) [              List.app (VTbl.insert tbl) [
71                  (BV.add_ii,             intBinOp (op +)),                  (BV.add_ii,             intBinOp (op +)),
# Line 45  Line 73 
73                  (BV.sub_ii,             intBinOp (op -)),                  (BV.sub_ii,             intBinOp (op -)),
74                  (BV.sub_tt,             tensorBinOp (op -)),                  (BV.sub_tt,             tensorBinOp (op -)),
75                  (BV.mul_ii,             intBinOp (op *)),                  (BV.mul_ii,             intBinOp (op *)),
76                  (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(Op.TensorTy[]))),                  (BV.mul_rr,             realBinOp (op * )),
77    (*
78                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),
79                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),
80    *)
81                  (BV.div_ii,             intBinOp IntInf.quot),                  (BV.div_ii,             intBinOp IntInf.quot),
82                  (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div(Op.TensorTy[]))),                  (BV.div_rr,             realBinOp (op /)),
83    (*
84                  (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),                  (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),
85    *)
86                  (BV.lt_ii,              intCmp (op <)),                  (BV.lt_ii,              intCmp (op <)),
87                  (BV.lt_rr,              realCmp (op <)),                  (BV.lt_rr,              realCmp (op <)),
88                  (BV.lte_ii,             intCmp (op <=)),                  (BV.lte_ii,             intCmp (op <=)),
# Line 59  Line 91 
91                  (BV.gte_rr,             realCmp (op >=)),                  (BV.gte_rr,             realCmp (op >=)),
92                  (BV.gt_ii,              intCmp (op >)),                  (BV.gt_ii,              intCmp (op >)),
93                  (BV.gt_rr,              realCmp (op >)),                  (BV.gt_rr,              realCmp (op >)),
94                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ Op.BoolTy)),                  (BV.equ_bb,             boolCmp (op =)),
95                  (BV.equ_ii,             intCmp (op =)),                  (BV.equ_ii,             intCmp (op =)),
96                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ Op.StringTy)),                  (BV.equ_ss,             stringCmp (op =)),
97                  (BV.equ_rr,             realCmp Real.==),                  (BV.equ_rr,             realCmp Real.==),
98                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ Op.BoolTy)),                  (BV.neq_bb,             boolCmp (op <>)),
99                  (BV.neq_ii,             intCmp (op <>)),                  (BV.neq_ii,             intCmp (op <>)),
100                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ Op.StringTy)),                  (BV.neq_ss,             stringCmp (op <>)),
101                  (BV.neq_rr,             realCmp Real.!=),                  (BV.neq_rr,             realCmp Real.!=),
102                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg Op.IntTy)),                  (BV.neg_i,              fn [IV i] => IV(~i)),
103    (*
104                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),
105                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.neg_f,              fn [FV fld] => FV(FieldDef.neg fld)),
106                  (BV.op_at,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),                  (BV.op_at,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),
107                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                  (BV.op_D,               fn [FV fld] => FV(FieldDef.diff fld)),
108                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),
                 (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),  
 (*  
                 (BV.op_subscript,       fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)  
109  *)  *)
110                    (BV.op_not,             fn [BV b] => BV(not b)),
111    (*
112                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),
113                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                  (BV.op_convolve,        fn [Img info, KV h] => FV(FieldDef.CONV(0, info, h))),
114                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                  (BV.fn_convolve,        fn [KV h, Img info] => FV(FieldDef.CONV(0, info, h))),
115    *)
116                    (BV.fn_cos,             realUnOp Math.cos),
117    (*
118                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),
119                  (BV.fn_inside,          fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),                  (BV.fn_inside,          fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),
 (*  
                 (BV.fn_load,            fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)  
120  *)  *)
121                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Min),                  (BV.fn_max,             realBinOp Real.min),
122                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Max),                  (BV.fn_min,             realBinOp Real.max),
123                  (BV.fn_modulate,        tensorBinOp (op *)),                  (BV.fn_modulate,        tensorBinOp (op *)),
124                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                  (BV.fn_pow,             realBinOp Real.Math.pow),
125    (*
126                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
127                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),  *)
128                    (BV.fn_sin,             realUnOp Math.sin),
129    (*
130                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
131                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
132                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
133                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
134                  (BV.i2r,                fn [IV i] => RV(real i))(*,                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.c1tent),
135                  (BV.input,              fn (y, [TK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.c2ctmr),
                 (BV.optInput,           fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)  
136  *)  *)
137                    (BV.i2r,                fn [IV i] => RV(real(IntInf.toInt i)))
138                ];                ];
139              tbl              tbl
140            end            end
141    
142        fun loadImage ([Ty.DIM dim, Ty.SHAPE shp], SV filename) = let
143              val Ty.DimConst d = TypeUtil.resolveDim dim
144              val dd = let
145                    val Ty.Shape dd = TypeUtil.resolveShape shp
146                    fun doDim (Ty.DimConst d) = d
147                      | doDim (Ty.DimVar d) = let val Ty.DimConst d = TypeUtil.resolveDim d in d end
148                    in
149                      List.map doDim dd
150                    end
151              val info as ImageInfo.ImgInfo{dim, ty=(rng, _), ...} = ImageInfo.getInfo filename
152              fun rngToS [] = "real"
153                | rngToS dd = concat["tensor[", String.concatWith "," (List.map Int.toString dd), "]"]
154              fun error msg = raise Error("image file \"" :: filename :: "\" " :: msg)
155              in
156              (* check that the expected dimension and actual dimension match *)
157                if (d <> dim)
158                  then error ["has dimension ", Int.toString dim, ", expected ", Int.toString d]
159              (* check that the expected shape and actual shape match *)
160                else if not(ListPair.allEq (op =) (dd, rng))
161                  then error ["has range ", rngToS rng, ", expected ", rngToS dd]
162                  else ();
163                info
164              end
165    
166      fun evalVar env x = (case VMap.find (env, x)      fun evalVar env x = (case VMap.find (env, x)
167             of SOME v => v             of SOME v => v
168              | NONE => raise Fail("undefined variable " ^ Var.uniqueNameOf x)              | NONE => raise Fail("undefined variable " ^ Var.uniqueNameOf x)
169            (* end case *))            (* end case *))
170    
171      fun evalExp (env, e) = (case e      fun apply (env, f, mvs, xs) =
172             of S.E_Var x => evalVar env x            if List.all (fn x => VMap.inDomain(env, x)) xs
173              | S.E_Lit(Literal.Int i) => IV i              then (* try *)(
             | S.E_Lit(Literal.Float f) => RV(FloatLit.toReal f)  
             | S.E_Lit(Literal.String s) => SV s  
             | S.E_Lit(Literal.Bool b) => BV b  
             | S.E_Tuple _ => raise Fail "E_Tuple"  
             | S.E_Apply(f, mvs, xs, _) => (  
                 (* try *)(  
174                  if Var.same(f, BV.fn_load)                  if Var.same(f, BV.fn_load)
175                    then loadImage(mvs, xs)                    then let
176                        val [imgName] = xs
177                        in
178                          SOME(ImgV(loadImage(mvs, evalVar env imgName), imgName))
179                        end
180                    else (case VTbl.find tbl f                    else (case VTbl.find tbl f
181                       of SOME evalFn => evalFn (List.map (fn e => evalExp(env, e)) xs)                       of SOME evalFn => SOME(evalFn (List.map (evalVar env) xs))
182                        | NONE => raise Fail("Eval.exvalExp: unknown function " ^ Var.nameOf f)                        | NONE => NONE
183                        (* end case *))
184                    ) handle ex as Error msg => raise ex
185                           | ex => (
186                               TextIO.output (TextIO.stdErr, concat [
187                                   Var.uniqueNameOf f, "(",
188                                   String.concatWith "," (List.map Var.uniqueNameOf xs),
189                                   ") fails with exception ", exnName ex, "\n"
190                                 ]);
191                  raise ex)
192                else NONE
193    
194        fun evalExp (env, e) = (case e
195               of S.E_Var x => VMap.find (env, x)
196                | S.E_Lit(Literal.Int i) => SOME(IV i)
197                | S.E_Lit(Literal.Float f) => SOME(RV(FloatLit.toReal f))
198                | S.E_Lit(Literal.String s) => SOME(SV s)
199                | S.E_Lit(Literal.Bool b) => SOME(BV b)
200                | S.E_Tuple _ => raise Fail "E_Tuple"
201                | S.E_Apply(f, mvs, xs, _) => apply(env, f, mvs, xs)
202                | S.E_Cons xs => (case evalArgs(env, xs)
203                     of NONE => NONE
204                      | SOME vs => SOME(TV vs)
205                    (* end case *))
206                | S.E_Slice(x, indices, _) => (case VMap.find (env, x)
207                     of SOME v => let
208                          fun slice (TV vs, SOME ix :: ixs) = (case VMap.find (env, ix)
209                                 of SOME(IV i) => slice (List.nth(vs, IntInf.toInt i), ixs)
210                                  | NONE => raise Subscript
211                                (* end case *))
212                            | slice (TV vs, NONE :: ixs) =
213                                TV(List.map (fn v => slice(v, ixs)) vs)
214                            | slice (v, []) = v
215                          in
216                            SOME(slice(v, indices)) handle Subscript => NONE
217                          end
218                      | _ => NONE
219                    (* end case *))
220                | S.E_Input(ty, name, desc, optDefault) => raise Fail "impossible"
221                | S.E_LoadImage info => SOME(ImgV info)
222              (* end case *))
223    
224        and evalArgs (env, args) = let
225              fun eval ([], vs) = SOME(List.rev vs)
226                | eval (x::xs, vs) = (case VMap.find(env, x)
227                     of SOME v => eval(xs, v::vs)
228                      | NONE => NONE
229                      (* end case *))                      (* end case *))
                 ) handle ex => raise Fail (concat [  
                     Var.uniqueNameOf f, "(", String.concatWith "," (List.map toString xs),  
                     ") fails with exception ", exnName ex  
                   ]))  
             | S.E_Cons xs =>  
             | S.E_Input(ty, name, optDefault) => let  
                 val optDefault = Option.map (evalVar env) optDefault  
230                  in                  in
231                    case ty              eval (args, [])
232              end
233    
234        fun getInput (ty, name, optDefault) = (case ty
235                     of Ty.T_Bool =>                     of Ty.T_Bool =>
236                          Inputs.getInput(name, (Option.map BV) o Bool.fromString, optDefault)                          Inputs.getInput(name, (Option.map BV) o Bool.fromString, optDefault)
237                      | Ty.T_Int =>                      | Ty.T_Int =>
238                          Inputs.getInput(name, (Option.map IV) o IntInf.fromString, optDefault)                          Inputs.getInput(name, (Option.map IV) o IntInf.fromString, optDefault)
239                      | Ty.T_String => Inputs.getInput(name, fn s => SV(SOME s), optDefault)              | Ty.T_String => Inputs.getInput(name, fn s => SOME(SV s), optDefault)
240                      | Ty.T_Tensor(Ty.Shape[]) =>                      | Ty.T_Tensor(Ty.Shape[]) =>
241                          Inputs.getInput(name, (Option.map RV) o Real.fromString, optDefault)                          Inputs.getInput(name, (Option.map RV) o Real.fromString, optDefault)
242                | Ty.T_Tensor(Ty.Shape[Ty.DimConst d]) => let
243                    fun fromString s = let
244                        (* first split into fields by "," *)
245                          val flds = String.fields (fn #"," => true | _ => false) s
246                        (* then tokenize by white space and flatten *)
247                          val toks = List.concat(List.map (String.tokens Char.isSpace) flds)
248                        (* then convert to reals *)
249                          val vals = List.map (RV o valOf o Real.fromString) toks
250                          in
251                            if (List.length vals = d)
252                              then SOME(TV(vals))
253                              else NONE
254                          end
255                          handle _ => NONE
256                    in
257                      Inputs.getInput(name, fromString, optDefault)
258                    end
259                      | Ty.T_Tensor shp => raise Fail "TODO: general tensor inputs"                      | Ty.T_Tensor shp => raise Fail "TODO: general tensor inputs"
260                      | _ => raise Fail(concat[                      | _ => raise Fail(concat[
261                            "input ", name, " has invalid type ", TypeUtil.toString ty                            "input ", name, " has invalid type ", TypeUtil.toString ty
262                          ])                          ])
263              (* end case *))
264    
265        fun evalStatics (statics, blk) = let
266              fun evalBlock (env, S.Block stms) = let
267                    exception Done of value VMap.map
268                    fun evalStm (stm, env) = (case stm
269                           of S.S_Var _ => raise Fail "unexpected variable decl"
270                            | S.S_Assign(x, S.E_Input(ty, name, desc, optDefault)) =>
271                                if VSet.member(statics, x)
272                                  then let
273                                    val optDefault = Option.map (evalVar env) optDefault
274                                    val input = getInput (ty, name, optDefault)
275                                    in
276                                      case input
277                                       of SOME v => VMap.insert(env, x, v)
278                                        | NONE => raise Fail("error getting required input " ^ name)
279                    (* end case *)                    (* end case *)
280                  end                  end
281              | S.E_Field fld => FV fld                                else env
282              | S.E_LoadImage info => IV info                          | S.S_Assign(x, e) => (case evalExp(env, e)
283                                 of SOME v =>
284    (Log.msg(concat["eval assignment: ", Var.uniqueNameOf x, " = ", toString v, "\n"]);
285                                    VMap.insert(env, x, v)
286    )
287                                  | NONE => env
288                                (* end case *))
289                            | S.S_IfThenElse(x, b1, b2) => (case VMap.find(env, x)
290                                 of SOME(BV true) => evalBlock(env, b1)
291                                  | SOME(BV false) => evalBlock(env, b2)
292                                  | SOME _ => raise Fail "type error"
293                                  | NONE => raise (Done env)
294            (* end case *))            (* end case *))
295                            | S.S_New _ => raise Fail "unexpected new strand"
296                            | S.S_Die => raise Fail "unexpected die"
297                            | S.S_Stabilize => raise Fail "unexpected stabilize"
298                            | S.S_Print _ => raise Fail "unexpected print"
299                          (* end case *))
300                    in
301                      (List.foldl evalStm env stms) handle Done env => env
302                    end
303              in
304                evalBlock (VMap.empty, blk)
305              end
306    
307    end    end

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