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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 3872 - (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 : jhr 3872 structure VMap = V.Map
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 : jhr 3872 fun mkDiderotCall (f, args) = CL.mkCall("diderot::" ^ f, args)
96 : jhr 3866
97 : jhr 3810 (* Translate a TreeIR operator application to a CLang expression *)
98 : jhr 3768 fun trOp (rator, args) = (case (rator, args)
99 : jhr 3870 of (Op.IAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
100 : jhr 3768 | (Op.ISub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
101 :     | (Op.IMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
102 :     | (Op.IDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
103 :     | (Op.IMod, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#%, b)
104 :     | (Op.INeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
105 :     | (Op.RAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
106 :     | (Op.RSub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
107 :     | (Op.RMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
108 :     | (Op.RDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
109 :     | (Op.RNeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
110 : jhr 3870 | (Op.RClamp, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
111 :     | (Op.RLerp, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
112 : jhr 3768 | (Op.LT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<, b)
113 :     | (Op.LTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<=, b)
114 :     | (Op.EQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#==, b)
115 :     | (Op.NEQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#!=, b)
116 :     | (Op.GTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>=, b)
117 :     | (Op.GT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>, b)
118 :     | (Op.Not, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%!, a)
119 : jhr 3866 | (Op.Abs ty, args) => mkStdApply("abs", args)
120 :     | (Op.Max ty, args) => mkStdApply("min", args)
121 :     | (Op.Min ty, args) => mkStdApply("max", args)
122 :     | (Op.VAdd d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
123 :     | (Op.VSub d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
124 : jhr 3870 | (Op.VScale d, [a, b]) => CL.mkApply("vscale", [a, b])
125 : jhr 3866 | (Op.VMul d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
126 :     | (Op.VNeg d, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
127 : jhr 3872 | (Op.VSum d, [a]) => CL.mkApply("vsum", [a])
128 : jhr 3870 | (Op.VIndex(d, i), [a]) => CL.mkSubscript(a, intExp i)
129 :     | (Op.VClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
130 :     | (Op.VMapClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
131 :     | (Op.VLerp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
132 :     | (Op.TensorIndex(ty, idxs), [a]) => ??
133 :     | (Op.ProjectLast(ty, idxs), [a]) => ??
134 :     | (Op.EigenVals2x2, [a]) => ??
135 :     | (Op.EigenVals3x3, [a]) => ??
136 :     | (Op.Zero ty, []) => ??
137 :     | (Op.Select(ty, i), [a]) => ??
138 :     | (Op.Subscript ty, [a, b]) => ??
139 :     | (Op.MkDynamic(ty, i), [a]) => ??
140 :     | (Op.Append ty, [a, b]) => ??
141 :     | (Op.Prepend ty, [a, b]) => ??
142 :     | (Op.Concat ty, [a, b]) => ??
143 :     | (Op.Range, [a, b]) => ??
144 :     | (Op.Length ty, [a]) => ??
145 :     | (Op.SphereQuery(ty1, ty2), []) => ??
146 :     | (Op.Sqrt, [a]) => mkStdApply("sqrt", [a])
147 :     | (Op.Cos, [a]) => mkStdApply("cos", [a])
148 :     | (Op.ArcCos, [a]) => mkStdApply("acos", [a])
149 :     | (Op.Sin, [a]) => mkStdApply("sin", [a])
150 :     | (Op.ArcSin, [a]) => mkStdApply("asin", [a])
151 :     | (Op.Tan, [a]) => mkStdApply("tan", [a])
152 :     | (Op.ArcTan, [a]) => mkStdApply("atan", [a])
153 :     | (Op.Exp, [a]) => mkStdApply("exp", [a])
154 :     | (Op.Ceiling 1, [a]) => mkStdApply("ceil", [a])
155 :     | (Op.Ceiling d, [a]) => ??
156 :     | (Op.Floor 1, [a]) => mkStdApply("floor", [a])
157 :     | (Op.Floor d, [a]) => ??
158 :     | (Op.Round 1, [a]) => mkStdApply("round", [a])
159 :     | (Op.Round d, [a]) => ??
160 : jhr 3872 | (Op.Trunc 1, [a]) => mkStdApply("trunc", [a])
161 : jhr 3870 | (Op.Trunc d, [a]) => ??
162 :     | (Op.IntToReal, [a]) => ??
163 :     | (Op.RealToInt 1, [a]) => ??
164 :     | (Op.RealToInt d, [a]) => ??
165 : jhr 3768 (*
166 :     | R_All of ty
167 :     | R_Exists of ty
168 :     | R_Max of ty
169 :     | R_Min of ty
170 :     | R_Sum of ty
171 :     | R_Product of ty
172 :     | R_Mean of ty
173 :     | R_Variance of ty
174 :     *)
175 : jhr 3870 | (Op.Transform info, [img]) => ??
176 :     | (Op.Translate info, [img]) => ??
177 :     | (Op.BaseAddress info, [img]) => ??
178 :     | (Op.ControlIndex(info, ctl, i), [a]) => ??
179 :     | (Op.Inside(info, i), [pos, img]) => ??
180 :     | (Op.ImageDim(info, i), [img]) => ??
181 :     | (Op.LoadSeq(ty, file), []) => ??
182 :     | (Op.LoadImage(ty, file), []) => ??
183 :     | (Op.MathFn f, args) => mkStdApply(MathFns.toString f, args)
184 : jhr 3866 | _ => raise Fail(concat[
185 :     "unknown or incorrect operator ", Op.toString rator
186 :     ])
187 : jhr 3768 (* end case *))
188 :    
189 : jhr 3866 fun trExp (env, e) = (case e
190 :     of IR.E_Global x => rvalueGlobalVar (env, x)
191 : jhr 3872 | IR.E_State(NONE, x) => rvalueStateVar (env, x)
192 :     | IR.E_State(SOME e, x) => CL.mkIndirect(trExp(env, e), TreeStateVar.name x)
193 : jhr 3866 | IR.E_Var x => rvalueVar (env, x)
194 :     | IR.E_Lit(Literal.Int n) => CL.mkIntTy(n, !CTyN.gIntTy)
195 :     | IR.E_Lit(Literal.Bool b) => CL.mkBool b
196 : jhr 3870 | IR.E_Lit(Literal.Real f) => CL.mkFlt(f, !CTyN.gRealTy)
197 : jhr 3866 | IR.E_Lit(Literal.String s) => CL.mkStr s
198 :     | IR.E_Op(rator, args) => trOp (rator, trExps(env, args))
199 : jhr 3870 | IR.E_Vec(d, args) => ??
200 :     | IR.E_Cons(args, Ty.TensorTy shape) => ??
201 :     | IR.E_Seq(args, ty) => ??
202 :     | IR.E_Pack(layout, args) => ??
203 :     | IR.E_VLoad(layout, e, i) => ??
204 : jhr 3866 (* end case *))
205 :    
206 :     and trExps (env, exps) = List.map (fn exp => trExp(env, exp)) exps
207 :    
208 : jhr 3872 fun trExpToVar (env, ty, name, exp) = (case trExp (env, exp)
209 :     of e as CL.E_Var _ => (e, [])
210 :     | e => let
211 :     val x = freshName name
212 :     in
213 :     (CL.mkVar x, pCL.mkDeclInit(ty, x, e))
214 :     end
215 :    
216 :     fun trRHS mkStm (env, rhs) = (case rhs
217 :     of IR.E_Op(??, args) => ???
218 :     | IR.E_Cons(args, Ty.TensorTy shape) => ??
219 :     | IR.E_Seq(args, ty) => ??
220 :     | _ => mkStm (trExp (env, rhs)) (* generic case *)
221 :     (* end case *))
222 :    
223 :     fun trAssign (env, lhs, rhs) =
224 :     trRHS (fn rhs => CL.mkAssign(lhs, rhs)) (env, rhs)
225 :    
226 :     fun trDecl (env, ty, lhs, rhs) =
227 :     trRHS (fn rhs => CL.mkDeclInit(ty, lhs, rhs)) (env, rhs)
228 :    
229 : jhr 3870 fun trMultiAssign (env, lhs, IR.E_Op(rator, args)) = (case (lhs, rator, args)
230 : jhr 3872 of ([vals, vecs], Op.EigenVecs2x2, [m]) =>
231 :     mkDiderotCall("eigenvecs", [trExp (env, exp), vals, vecs])
232 : jhr 3870 | ([vals, vecs], Op.EigenVecs3x3, [m]) => let
233 : jhr 3872 mkDiderotCall("eigenvecs", [trExp (env, exp), vals, vecs])
234 : jhr 3870 | _ => raise Fail "bogus multi-assignment"
235 :     (* end case *))
236 :     | trMultiAssign (env, lhs, rhs) = raise Fail "bogus multi-assignment"
237 : jhr 3866
238 :     fun trLocals (env : env, locals) =
239 :     List.foldl
240 :     (fn (x, env) => VMap.insert(env, x, V(trType(V.ty x), V.name x)))
241 :     env locals
242 :    
243 : jhr 3872 fun trStms (env, stms : TreeIR.stm list) = let
244 : jhr 3870 fun trStm (stm, (env, stms : CL.stm list)) = (case stm
245 :     of IR.S_Comment text => (env, CL.mkComment text :: stms)
246 : jhr 3872 | IR.S_Assign(true, x, exp) => let
247 :     val (env, stm) = trDecl (env, ??, lookup (env, x), exp)
248 :     in
249 :     (env, stm::stms)
250 :     end
251 :     | IR.S_Assign(false, x, exp) => let
252 : jhr 3866 val (env, stm) = trAssign (env, lvalueVar (env, x), exp)
253 :     in
254 :     (env, stm::stms)
255 :     end
256 :     | IR.S_MAssign(xs, exp) =>
257 : jhr 3870 (env, trMultiAssign (env, List.map (fn x => lvalueVar (env, x)) xs, exp) @ stms)
258 : jhr 3866 | IR.S_GAssign(x, exp) =>
259 :     (env, trAssign (env, lvalueGlobalVar (env, x), exp) :: stms)
260 :     | IR.S_IfThen(cond, thenBlk) =>
261 : jhr 3870 (env, CL.mkIfThen(trExp(env, cond), trBlock(env, thenBlk)) :: stms)
262 : jhr 3866 | IR.S_IfThenElse(cond, thenBlk, elseBlk) => let
263 :     val stm = CL.mkIfThenElse(trExp(env, cond),
264 : jhr 3870 trBlock(env, thenBlk),
265 :     trBlock(env, elseBlk))
266 : jhr 3866 in
267 :     (env, stm :: stms)
268 :     end
269 :     | IR.S_Foreach(x, IR.E_Op(Op.Range, [lo, hi]), blk) => ??
270 :     | IR.S_Foreach(x, e, blk) => ??
271 :     | IR.S_New(strand, args) => ??
272 :     | IR.S_Save(x, exp) => trAssign (env, lvalueStateVar(env, x), exp)
273 : jhr 3870 | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.SeqTy(ty, NONE), nrrd) =>
274 :     (env, GenLoadNrrd.loadSeqFromFile (lvalueVar (env, lhs), ty, CL.mkStr nrrd) :: stms)
275 : jhr 3866 | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.ImageTy info, nrrd) =>
276 : jhr 3870 (env, GenLoadNrrd.loadImage (lvalueVar (env, lhs), info, CL.mkStr nrrd) :: stms)
277 :     | IR.S_Input(_, _, _, NONE) => (env, stms)
278 :     | IR.S_Input(gv, name, _, SOME dflt) =>
279 :     (env, CL.mkAssign(lvalueGlobalVar (env, gv), trExp(env, dflt)) :: stms)
280 : jhr 3866 | IR.S_InputNrrd _ => (env, stms)
281 : jhr 3870 | IR.S_Exit => (env, stms)
282 :     | IR.S_Print(tys, args) => let
283 :     val args = List.map (fn e => trExp(env, e)) args
284 :     val stm = GenPrint.genPrintStm (
285 :     CL.mkIndirect(CL.mkVar "wrld", "_output"),
286 :     tys, args)
287 :     in
288 :     (env, stm::stms)
289 :     end
290 : jhr 3866 | IR.S_Active => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kActive)) :: stms)
291 :     | IR.S_Stabilize => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kStabilize)) :: stms)
292 :     | IR.S_Die => (env, CL.mkReturn(SOME(CL.mkVar RN.kDie)) :: stms)
293 :     (* end case *))
294 :     in
295 :     List.rev (#2 (List.foldl trStm (env, []) stms))
296 :     end
297 :    
298 :     and trBlock (env, IR.Block{locals, body}) = let
299 : jhr 3872 val env = trLocals (env, !locals)
300 : jhr 3866 val stms = trStms (env, body)
301 :     fun mkDecl (x, stms) = (case VMap.find (env, x)
302 :     of SOME(V(ty, x')) => CL.mkDecl(ty, x', NONE) :: stms
303 :     | NONE => raise Fail(concat["mkDecl(", V.name x, ", _)"])
304 :     (* end case *))
305 : jhr 3872 val stms = List.foldr mkDecl stms (!locals)
306 : jhr 3866 in
307 :     CL.mkBlock stms
308 :     end
309 :    
310 : jhr 3768 end

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