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[diderot] Annotation of /branches/vis15/src/compiler/cxx-util/tree-to-cxx.sml
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Annotation of /branches/vis15/src/compiler/cxx-util/tree-to-cxx.sml

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Revision 3870 - (view) (download)
Original Path: branches/vis15/src/compiler/c-util/tree-to-cxx.sml

1 : jhr 3866 (* tree-to-cxx.sml
2 : jhr 3768 *
3 :     * This code is part of the Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     *
5 :     * COPYRIGHT (c) 2016 The University of Chicago
6 :     * All rights reserved.
7 :     *
8 : jhr 3866 * Translate TreeIR to the C++ version of CLang.
9 : jhr 3768 *)
10 :    
11 :    
12 : jhr 3866 structure TreeToCxx : sig
13 : jhr 3768
14 : jhr 3866 type env = CLang.typed_var TreeVar.Map.map
15 : jhr 3768
16 :     val empty : env
17 :    
18 : jhr 3810 val trType : TreeTypes.t -> CLang.ty
19 : jhr 3768
20 : jhr 3810 val trBlock : env * TreeIR.block -> CLang.stm
21 : jhr 3768
22 : jhr 3810 val trExp : env * TreeIR.exp -> CLang.exp
23 : jhr 3768
24 : jhr 3866 (* translate an expression to a variable form; return the variable (as an expression)
25 : jhr 3768 * and the (optional) declaration.
26 :     *)
27 : jhr 3810 val expToVar : env * CLang.ty * string * TreeIR.exp -> CLang.exp * CLang.stm list
28 : jhr 3768
29 : jhr 3810 val trAssign : env * CLang.exp * TreeIR.exp -> CLang.stm list
30 : jhr 3768
31 :     end = struct
32 :    
33 :     structure CL = CLang
34 :     structure IR = TreeIR
35 :     structure Op = TreeOps
36 :     structure Ty = TreeTypes
37 : jhr 3866 structure V = TreeVar
38 :     structure VMap = VMap
39 : jhr 3768
40 :     datatype var = datatype CL.typed_var
41 : jhr 3866 type env = CLang.typed_var VMap.map
42 : jhr 3768
43 : jhr 3866 val empty = VMap.empty
44 : jhr 3768
45 : jhr 3866 fun lookup (env, x) = (case VMap.find (env, x)
46 : jhr 3768 of SOME(V(_, x')) => x'
47 :     | NONE => raise Fail(concat["lookup(_, ", V.name x, ")"])
48 :     (* end case *))
49 :    
50 : jhr 3866 local
51 :     fun global env = CL.mkVar(lookup(env, PseudoVars.global))
52 :     fun selfIn env = CL.mkVar(lookup(env, PseudoVars.selfIn))
53 :     fun selfOut env = CL.mkVar(lookup(env, PseudoVars.selfOut))
54 :     in
55 :     (* translate a local variable that occurs in an l-value context *)
56 :     fun lvalueVar (env, x) = CL.mkVar(lookup(env, x))
57 :     (* translate a variable that occurs in an r-value context *)
58 :     fun rvalueVar (env, x) = CL.mkVar(lookup(env, x))
59 : jhr 3768
60 : jhr 3866 (* translate a global variable that occurs in an l-value context *)
61 :     fun lvalueGlobalVar (env, x) = CL.mkIndirect(global env, TreeGlobalVar.name x)
62 :     (* translate a global variable that occurs in an r-value context *)
63 :     val rvalueGlobalVar = lvalueGlobalVar
64 :    
65 :     (* translate a strand state variable that occurs in an l-value context *)
66 :     fun lvalueStateVar (env, x) = CL.mkIndirect(selfOut env, TreeStateVar.name x)
67 :     (* translate a strand state variable that occurs in an r-value context *)
68 :     fun rvalueStateVar (env, x) = CL.mkIndirect(selfIn env, TreeStateVar.name x)
69 :     end (* local *)
70 :    
71 :     (* generate new variables *)
72 :     local
73 :     val count = ref 0
74 :     fun freshName prefix = let
75 :     val n = !count
76 :     in
77 :     count := n+1;
78 :     concat[prefix, "_", Int.toString n]
79 :     end
80 :     in
81 :     fun tmpVar () = freshName "tmp"
82 :     fun freshVar prefix = freshName prefix
83 :     end (* local *)
84 :    
85 :     (* integer literal expression *)
86 :     fun intExp (i : int) = CL.mkInt(IntInf.fromInt i)
87 :    
88 :     fun addrOf e = CL.mkUnOp(CL.%&, e)
89 :    
90 :     (* make an application of a function from the "std" namespace *)
91 :     fun mkStdApply (f, args) = CL.mkApply("std::" ^ f, args)
92 :    
93 :     (* make an application of a function from the "diderot" namespace *)
94 :     fun mkDiderotApply (f, args) = CL.mkApply("diderot::" ^ f, args)
95 :    
96 : jhr 3810 (* Translate a TreeIR operator application to a CLang expression *)
97 : jhr 3768 fun trOp (rator, args) = (case (rator, args)
98 : jhr 3870 of (Op.IAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
99 : jhr 3768 | (Op.ISub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
100 :     | (Op.IMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
101 :     | (Op.IDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
102 :     | (Op.IMod, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#%, b)
103 :     | (Op.INeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
104 :     | (Op.RAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
105 :     | (Op.RSub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
106 :     | (Op.RMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
107 :     | (Op.RDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
108 :     | (Op.RNeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
109 : jhr 3870 | (Op.RClamp, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
110 :     | (Op.RLerp, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
111 : jhr 3768 | (Op.LT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<, b)
112 :     | (Op.LTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<=, b)
113 :     | (Op.EQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#==, b)
114 :     | (Op.NEQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#!=, b)
115 :     | (Op.GTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>=, b)
116 :     | (Op.GT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>, b)
117 :     | (Op.Not, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%!, a)
118 : jhr 3866 | (Op.Abs ty, args) => mkStdApply("abs", args)
119 :     | (Op.Max ty, args) => mkStdApply("min", args)
120 :     | (Op.Min ty, args) => mkStdApply("max", args)
121 :     | (Op.VAdd d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
122 :     | (Op.VSub d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
123 : jhr 3870 | (Op.VScale d, [a, b]) => CL.mkApply("vscale", [a, b])
124 : jhr 3866 | (Op.VMul d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
125 :     | (Op.VNeg d, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
126 : jhr 3870 | (Op.VSum d, [a]) => CL.mkApply("vsum", [a, b])
127 :     | (Op.VIndex(d, i), [a]) => CL.mkSubscript(a, intExp i)
128 :     | (Op.VClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
129 :     | (Op.VMapClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
130 :     | (Op.VLerp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
131 :     | (Op.TensorIndex(ty, idxs), [a]) => ??
132 :     | (Op.ProjectLast(ty, idxs), [a]) => ??
133 :     | (Op.EigenVals2x2, [a]) => ??
134 :     | (Op.EigenVals3x3, [a]) => ??
135 :     | (Op.Zero ty, []) => ??
136 :     | (Op.Select(ty, i), [a]) => ??
137 :     | (Op.Subscript ty, [a, b]) => ??
138 :     | (Op.MkDynamic(ty, i), [a]) => ??
139 :     | (Op.Append ty, [a, b]) => ??
140 :     | (Op.Prepend ty, [a, b]) => ??
141 :     | (Op.Concat ty, [a, b]) => ??
142 :     | (Op.Range, [a, b]) => ??
143 :     | (Op.Length ty, [a]) => ??
144 :     | (Op.SphereQuery(ty1, ty2), []) => ??
145 :     | (Op.Sqrt, [a]) => mkStdApply("sqrt", [a])
146 :     | (Op.Cos, [a]) => mkStdApply("cos", [a])
147 :     | (Op.ArcCos, [a]) => mkStdApply("acos", [a])
148 :     | (Op.Sin, [a]) => mkStdApply("sin", [a])
149 :     | (Op.ArcSin, [a]) => mkStdApply("asin", [a])
150 :     | (Op.Tan, [a]) => mkStdApply("tan", [a])
151 :     | (Op.ArcTan, [a]) => mkStdApply("atan", [a])
152 :     | (Op.Exp, [a]) => mkStdApply("exp", [a])
153 :     | (Op.Ceiling 1, [a]) => mkStdApply("ceil", [a])
154 :     | (Op.Ceiling d, [a]) => ??
155 :     | (Op.Floor 1, [a]) => mkStdApply("floor", [a])
156 :     | (Op.Floor d, [a]) => ??
157 :     | (Op.Round 1, [a]) => mkStdApply("round", [a])
158 :     | (Op.Round d, [a]) => ??
159 :     | (Op.Trunc 1, [a]) => mkStdApply("trun", [a])
160 :     | (Op.Trunc d, [a]) => ??
161 :     | (Op.IntToReal, [a]) => ??
162 :     | (Op.RealToInt 1, [a]) => ??
163 :     | (Op.RealToInt d, [a]) => ??
164 : jhr 3768 (*
165 :     | R_All of ty
166 :     | R_Exists of ty
167 :     | R_Max of ty
168 :     | R_Min of ty
169 :     | R_Sum of ty
170 :     | R_Product of ty
171 :     | R_Mean of ty
172 :     | R_Variance of ty
173 :     *)
174 : jhr 3870 | (Op.Transform info, [img]) => ??
175 :     | (Op.Translate info, [img]) => ??
176 :     | (Op.BaseAddress info, [img]) => ??
177 :     | (Op.ControlIndex(info, ctl, i), [a]) => ??
178 :     | (Op.Inside(info, i), [pos, img]) => ??
179 :     | (Op.ImageDim(info, i), [img]) => ??
180 :     | (Op.LoadSeq(ty, file), []) => ??
181 :     | (Op.LoadImage(ty, file), []) => ??
182 :     | (Op.MathFn f, args) => mkStdApply(MathFns.toString f, args)
183 : jhr 3866 | _ => raise Fail(concat[
184 :     "unknown or incorrect operator ", Op.toString rator
185 :     ])
186 : jhr 3768 (* end case *))
187 :    
188 : jhr 3866 fun trExp (env, e) = (case e
189 :     of IR.E_Global x => rvalueGlobalVar (env, x)
190 :     | IR.E_State x => rvalueStateVar (env, x)
191 :     | IR.E_Var x => rvalueVar (env, x)
192 :     | IR.E_Lit(Literal.Int n) => CL.mkIntTy(n, !CTyN.gIntTy)
193 :     | IR.E_Lit(Literal.Bool b) => CL.mkBool b
194 : jhr 3870 | IR.E_Lit(Literal.Real f) => CL.mkFlt(f, !CTyN.gRealTy)
195 : jhr 3866 | IR.E_Lit(Literal.String s) => CL.mkStr s
196 :     | IR.E_Op(rator, args) => trOp (rator, trExps(env, args))
197 : jhr 3870 | IR.E_Vec(d, args) => ??
198 :     | IR.E_Cons(args, Ty.TensorTy shape) => ??
199 :     | IR.E_Seq(args, ty) => ??
200 :     | IR.E_Pack(layout, args) => ??
201 :     | IR.E_VLoad(layout, e, i) => ??
202 : jhr 3866 (* end case *))
203 :    
204 :     and trExps (env, exps) = List.map (fn exp => trExp(env, exp)) exps
205 :    
206 : jhr 3870 fun trMultiAssign (env, lhs, IR.E_Op(rator, args)) = (case (lhs, rator, args)
207 :     of ([vals, vecs], Op.EigenVecs2x2, [m]) => let
208 :     val (m, stms) = expToVar (env, CTyN.matTy(2,2), "m", m)
209 :     in
210 :     stms @ [CL.mkCall(MathN.evecs2x2, [
211 :     vals, vecs,
212 :     matIndex (m, CL.mkInt 0, CL.mkInt 0),
213 :     matIndex (m, CL.mkInt 0, CL.mkInt 1),
214 :     matIndex (m, CL.mkInt 1, CL.mkInt 1)
215 :     ])]
216 :     end
217 :     | ([vals, vecs], Op.EigenVecs3x3, [m]) => let
218 :     val (m, stms) = expToVar (env, CTyN.matTy(3,3), "m", m)
219 :     in
220 :     stms @ [CL.mkCall(MathN.evecs3x3, [
221 :     vals, vecs,
222 :     matIndex (m, CL.mkInt 0, CL.mkInt 0),
223 :     matIndex (m, CL.mkInt 0, CL.mkInt 1),
224 :     matIndex (m, CL.mkInt 0, CL.mkInt 2),
225 :     matIndex (m, CL.mkInt 1, CL.mkInt 1),
226 :     matIndex (m, CL.mkInt 1, CL.mkInt 2),
227 :     matIndex (m, CL.mkInt 2, CL.mkInt 2)
228 :     ])]
229 :     end
230 :     | _ => raise Fail "bogus multi-assignment"
231 :     (* end case *))
232 :     | trMultiAssign (env, lhs, rhs) = raise Fail "bogus multi-assignment"
233 : jhr 3866
234 :     fun trLocals (env : env, locals) =
235 :     List.foldl
236 :     (fn (x, env) => VMap.insert(env, x, V(trType(V.ty x), V.name x)))
237 :     env locals
238 :    
239 : jhr 3870 fun trStms (env, stms : CL.stm list) = let
240 :     fun trStm (stm, (env, stms : CL.stm list)) = (case stm
241 :     of IR.S_Comment text => (env, CL.mkComment text :: stms)
242 : jhr 3866 | IR.S_Assign(isDecl, x, exp) => let
243 :     val (env, stm) = trAssign (env, lvalueVar (env, x), exp)
244 :     in
245 :     (env, stm::stms)
246 :     end
247 :     | IR.S_MAssign(xs, exp) =>
248 : jhr 3870 (env, trMultiAssign (env, List.map (fn x => lvalueVar (env, x)) xs, exp) @ stms)
249 : jhr 3866 | IR.S_GAssign(x, exp) =>
250 :     (env, trAssign (env, lvalueGlobalVar (env, x), exp) :: stms)
251 :     | IR.S_IfThen(cond, thenBlk) =>
252 : jhr 3870 (env, CL.mkIfThen(trExp(env, cond), trBlock(env, thenBlk)) :: stms)
253 : jhr 3866 | IR.S_IfThenElse(cond, thenBlk, elseBlk) => let
254 :     val stm = CL.mkIfThenElse(trExp(env, cond),
255 : jhr 3870 trBlock(env, thenBlk),
256 :     trBlock(env, elseBlk))
257 : jhr 3866 in
258 :     (env, stm :: stms)
259 :     end
260 :     | IR.S_Foreach(x, IR.E_Op(Op.Range, [lo, hi]), blk) => ??
261 :     | IR.S_Foreach(x, e, blk) => ??
262 :     | IR.S_New(strand, args) => ??
263 :     | IR.S_Save(x, exp) => trAssign (env, lvalueStateVar(env, x), exp)
264 : jhr 3870 | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.SeqTy(ty, NONE), nrrd) =>
265 :     (env, GenLoadNrrd.loadSeqFromFile (lvalueVar (env, lhs), ty, CL.mkStr nrrd) :: stms)
266 : jhr 3866 | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.ImageTy info, nrrd) =>
267 : jhr 3870 (env, GenLoadNrrd.loadImage (lvalueVar (env, lhs), info, CL.mkStr nrrd) :: stms)
268 :     | IR.S_Input(_, _, _, NONE) => (env, stms)
269 :     | IR.S_Input(gv, name, _, SOME dflt) =>
270 :     (env, CL.mkAssign(lvalueGlobalVar (env, gv), trExp(env, dflt)) :: stms)
271 : jhr 3866 | IR.S_InputNrrd _ => (env, stms)
272 : jhr 3870 | IR.S_Exit => (env, stms)
273 :     | IR.S_Print(tys, args) => let
274 :     val args = List.map (fn e => trExp(env, e)) args
275 :     val stm = GenPrint.genPrintStm (
276 :     CL.mkIndirect(CL.mkVar "wrld", "_output"),
277 :     tys, args)
278 :     in
279 :     (env, stm::stms)
280 :     end
281 : jhr 3866 | IR.S_Active => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kActive)) :: stms)
282 :     | IR.S_Stabilize => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kStabilize)) :: stms)
283 :     | IR.S_Die => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kDie)) :: stms)
284 :     (* end case *))
285 :     in
286 :     List.rev (#2 (List.foldl trStm (env, []) stms))
287 :     end
288 :    
289 :     and trBlock (env, IR.Block{locals, body}) = let
290 :     val env = trLocals (env, locals)
291 :     val stms = trStms (env, body)
292 :     fun mkDecl (x, stms) = (case VMap.find (env, x)
293 :     of SOME(V(ty, x')) => CL.mkDecl(ty, x', NONE) :: stms
294 :     | NONE => raise Fail(concat["mkDecl(", V.name x, ", _)"])
295 :     (* end case *))
296 :     val stms = List.foldr mkDecl stms locals
297 :     in
298 :     CL.mkBlock stms
299 :     end
300 :    
301 : jhr 3768 end

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