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

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branches/vis15/src/compiler/c-util/tree-to-c.sml revision 3810, Tue May 3 23:26:44 2016 UTC branches/vis15/src/compiler/c-util/tree-to-cxx.sml revision 3872, Wed May 18 13:08:16 2016 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* tree-to-c.sml  (* tree-to-cxx.sml
2   *   *
3   * This code is part of the Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)   * This code is part of the Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4   *   *
5   * COPYRIGHT (c) 2016 The University of Chicago   * COPYRIGHT (c) 2016 The University of Chicago
6   * All rights reserved.   * All rights reserved.
7   *   *
8   * Translate TreeIR to the C version of CLang.   * Translate TreeIR to the C++ version of CLang.
9   *)   *)
10    
 structure PseudoVars =  
   struct  
 (* TreeIR "variables" that are used to get the names needed to access the  
  * global and strand state variables.  These are just used as keys to lookup  
  * the C names in the environment, so their kind and type are irrelevant.  
  *)  
     local  
       fun new name = TreeIR.Var.new (name, TreeIR.Ty.IntTy)  
     in  
     val selfIn = new "$selfIn"  
     val selfOut = new "$selfOut"  
     val global = new "$global"  
     end (* local *)  
   end  
11    
12  structure TreeToC : sig  structure TreeToCxx : sig
13    
14      type env = CLang.typed_var TreeIR.Var.Map.map      type env = CLang.typed_var TreeVar.Map.map
15    
16      val empty : env      val empty : env
17    
# Line 33  Line 19 
19    
20      val trBlock : env * TreeIR.block -> CLang.stm      val trBlock : env * TreeIR.block -> CLang.stm
21    
     val trFragment : env * TreeIR.block -> env * CLang.stm list  
   
22      val trExp : env * TreeIR.exp -> CLang.exp      val trExp : env * TreeIR.exp -> CLang.exp
23    
24    (* translate an expression to a variable form; return the variable (as an expresison)    (* translate an expression to a variable form; return the variable (as an expression)
25     * and the (optional) declaration.     * and the (optional) declaration.
26     *)     *)
27      val expToVar : env * CLang.ty * string * TreeIR.exp -> CLang.exp * CLang.stm list      val expToVar : env * CLang.ty * string * TreeIR.exp -> CLang.exp * CLang.stm list
# Line 50  Line 34 
34      structure IR = TreeIR      structure IR = TreeIR
35      structure Op = TreeOps      structure Op = TreeOps
36      structure Ty = TreeTypes      structure Ty = TreeTypes
37      structure V = IR.Var      structure V = TreeVar
38        structure VMap = V.Map
39    
40      datatype var = datatype CL.typed_var      datatype var = datatype CL.typed_var
41      type env = CL.typed_var TreeIR.Var.Map.map      type env = CLang.typed_var VMap.map
42    
43      val empty = V.Map.empty      val empty = VMap.empty
44    
45      fun lookup (env, x) = (case V.Map.find (env, x)      fun lookup (env, x) = (case VMap.find (env, x)
46             of SOME(V(_, x')) => x'             of SOME(V(_, x')) => x'
47              | NONE => raise Fail(concat["lookup(_, ", V.name x, ")"])              | NONE => raise Fail(concat["lookup(_, ", V.name x, ")"])
48            (* end case *))            (* end case *))
49    
50        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    
60      (* 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        fun mkDiderotCall (f, args) = CL.mkCall("diderot::" ^ f, args)
96    
97    (* Translate a TreeIR operator application to a CLang expression *)    (* Translate a TreeIR operator application to a CLang expression *)
98      fun trOp (rator, args) = (case (rator, args)      fun trOp (rator, args) = (case (rator, args)
99              | (Op.IAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)             of (Op.IAdd, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
100              | (Op.ISub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)              | (Op.ISub, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
101              | (Op.IMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)              | (Op.IMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
102              | (Op.IDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)              | (Op.IDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
# Line 76  Line 107 
107              | (Op.RMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)              | (Op.RMul, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
108              | (Op.RDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)              | (Op.RDiv, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#/, b)
109              | (Op.RNeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)              | (Op.RNeg, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
110                | (Op.RClamp, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
111                | (Op.RLerp, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
112              | (Op.LT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<, b)              | (Op.LT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<, b)
113              | (Op.LTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<=, b)              | (Op.LTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#<=, b)
114              | (Op.EQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#==, b)              | (Op.EQ ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#==, b)
# Line 83  Line 116 
116              | (Op.GTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>=, b)              | (Op.GTE ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>=, b)
117              | (Op.GT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>, b)              | (Op.GT ty, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#>, b)
118              | (Op.Not, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%!, a)              | (Op.Not, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%!, a)
119              | (Op.Abs ty, []) =>              | (Op.Abs ty, args) => mkStdApply("abs", args)
120              | (Op.Max ty, []) =>              | (Op.Max ty, args) => mkStdApply("min", args)
121              | (Op.Min ty, []) =>              | (Op.Min ty, args) => mkStdApply("max", args)
122              | (Op.Clamp ty, []) =>              | (Op.VAdd d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#+, b)
123              | (Op.Lerp ty, []) =>              | (Op.VSub d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#-, b)
124              | (Op.VAdd d, [a, b]) =>              | (Op.VScale d, [a, b]) => CL.mkApply("vscale", [a, b])
125              | (Op.VSub d, [a, b]) =>              | (Op.VMul d, [a, b]) => CL.mkBinOp(a, CL.#*, b)
126              | (Op.VScale d, [a, b]) =>              | (Op.VNeg d, [a]) => CL.mkUnOp(CL.%-, a)
127              | (Op.VMul d, [a, b]) =>              | (Op.VSum d, [a]) => CL.mkApply("vsum", [a])
128              | (Op.VNeg d, [a]) =>              | (Op.VIndex(d, i), [a]) => CL.mkSubscript(a, intExp i)
129              | (Op.VSum d, [a]) =>              | (Op.VClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
130              | (Op.TensorIndex(ty * shape), []) =>              | (Op.VMapClamp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("clamp", [a, b, c])
131              | (Op.EigenVecs2x2, []) =>              | (Op.VLerp d, [a, b, c]) => CL.mkApply("lerp", [a, b, c])
132              | (Op.EigenVecs3x3, []) =>              | (Op.TensorIndex(ty, idxs), [a]) => ??
133              | (Op.EigenVals2x2, []) =>              | (Op.ProjectLast(ty, idxs), [a]) => ??
134              | (Op.EigenVals3x3, []) =>              | (Op.EigenVals2x2, [a]) => ??
135              | (Op.Zero ty, []) =>              | (Op.EigenVals3x3, [a]) => ??
136              | (Op.Select(ty * int), []) =>              | (Op.Zero ty, []) => ??
137              | (Op.Subscript ty, []) =>              | (Op.Select(ty, i), [a]) => ??
138              | (Op.MkDynamic(ty * int), []) =>              | (Op.Subscript ty, [a, b]) => ??
139              | (Op.Append ty, []) =>              | (Op.MkDynamic(ty, i), [a]) => ??
140              | (Op.Prepend ty, []) =>              | (Op.Append ty, [a, b]) => ??
141              | (Op.Concat ty, []) =>              | (Op.Prepend ty, [a, b]) => ??
142              | (Op.Range, []) =>              | (Op.Concat ty, [a, b]) => ??
143              | (Op.Length ty, []) =>              | (Op.Range, [a, b]) => ??
144              | (Op.SphereQuery(ty * ty), []) =>              | (Op.Length ty, [a]) => ??
145              | (Op.Sqrt, []) =>              | (Op.SphereQuery(ty1, ty2), []) => ??
146              | (Op.Cos, []) =>              | (Op.Sqrt, [a]) => mkStdApply("sqrt", [a])
147              | (Op.ArcCos, []) =>              | (Op.Cos, [a]) => mkStdApply("cos", [a])
148              | (Op.Sine, []) =>              | (Op.ArcCos, [a]) => mkStdApply("acos", [a])
149              | (Op.ArcSin, []) =>              | (Op.Sin, [a]) => mkStdApply("sin", [a])
150              | (Op.Tan, []) =>              | (Op.ArcSin, [a]) => mkStdApply("asin", [a])
151              | (Op.ArcTan, []) =>              | (Op.Tan, [a]) => mkStdApply("tan", [a])
152              | (Op.Exp, []) =>              | (Op.ArcTan, [a]) => mkStdApply("atan", [a])
153              | (Op.Ceiling d, []) =>              | (Op.Exp, [a]) => mkStdApply("exp", [a])
154              | (Op.Floor d, []) =>              | (Op.Ceiling 1, [a]) => mkStdApply("ceil", [a])
155              | (Op.Round d, []) =>              | (Op.Ceiling d, [a]) => ??
156              | (Op.Trunc d, []) =>              | (Op.Floor 1, [a]) => mkStdApply("floor", [a])
157              | (Op.IntToReal, []) =>              | (Op.Floor d, [a]) => ??
158              | (Op.RealToInt d, []) =>              | (Op.Round 1, [a]) => mkStdApply("round", [a])
159                | (Op.Round d, [a]) => ??
160                | (Op.Trunc 1, [a]) => mkStdApply("trunc", [a])
161                | (Op.Trunc d, [a]) => ??
162                | (Op.IntToReal, [a]) => ??
163                | (Op.RealToInt 1, [a]) => ??
164                | (Op.RealToInt d, [a]) => ??
165  (*  (*
166              | R_All of ty              | R_All of ty
167              | R_Exists of ty              | R_Exists of ty
# Line 133  Line 172 
172              | R_Mean of ty              | R_Mean of ty
173              | R_Variance of ty              | R_Variance of ty
174  *)  *)
175              | (Op.Transform(ImageInfo.info * int), []) =>              | (Op.Transform info, [img]) => ??
176              | (Op.Translate(ImageInfo.info), []) =>              | (Op.Translate info, [img]) => ??
177              | (Op.BaseAddress(ImageInfo.info), []) =>              | (Op.BaseAddress info, [img]) => ??
178              | (Op.ControlIndex(ImageInfo.info * idxctl * int), []) =>              | (Op.ControlIndex(info, ctl, i), [a]) => ??
179              | (Op.Inside(ImageInfo.info * int), []) =>              | (Op.Inside(info, i), [pos, img]) => ??
180              | (Op.ImageDim(ImageInfo.info * int), []) =>              | (Op.ImageDim(info, i), [img]) => ??
181              | (Op.LoadSeq(ty * string), []) =>              | (Op.LoadSeq(ty, file), []) => ??
182              | (Op.LoadImage(ty * string), []) =>              | (Op.LoadImage(ty, file), []) => ??
183              | (Op.Print(tys), []) =>              | (Op.MathFn f, args) => mkStdApply(MathFns.toString f, args)
184              | (Op.MathFn f, args) => CL.mkApply(??, args)              | _ => raise Fail(concat[
185                       "unknown or incorrect operator ", Op.toString rator
186                     ])
187              (* end case *))
188    
189        fun trExp (env, e) = (case e
190               of IR.E_Global x => rvalueGlobalVar (env, x)
191                | IR.E_State(NONE, x) => rvalueStateVar (env, x)
192                | IR.E_State(SOME e, x) => CL.mkIndirect(trExp(env, e), TreeStateVar.name x)
193                | 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                | IR.E_Lit(Literal.Real f) => CL.mkFlt(f, !CTyN.gRealTy)
197                | IR.E_Lit(Literal.String s) => CL.mkStr s
198                | IR.E_Op(rator, args) => trOp (rator, trExps(env, args))
199                | 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            (* end case *))            (* end case *))
205    
206        and trExps (env, exps) = List.map (fn exp => trExp(env, exp)) exps
207    
208        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        fun trMultiAssign (env, lhs, IR.E_Op(rator, args)) = (case (lhs, rator, args)
230               of ([vals, vecs], Op.EigenVecs2x2, [m]) =>
231                    mkDiderotCall("eigenvecs", [trExp (env, exp), vals, vecs])
232                | ([vals, vecs], Op.EigenVecs3x3, [m]) => let
233                    mkDiderotCall("eigenvecs", [trExp (env, exp), vals, vecs])
234                | _ => raise Fail "bogus multi-assignment"
235              (* end case *))
236          | trMultiAssign (env, lhs, rhs) = raise Fail "bogus multi-assignment"
237    
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        fun trStms (env, stms : TreeIR.stm list) = let
244              fun trStm (stm, (env, stms : CL.stm list)) = (case stm
245                     of IR.S_Comment text => (env, CL.mkComment text :: stms)
246                      | 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                          val (env, stm) = trAssign (env, lvalueVar (env, x), exp)
253                          in
254                            (env, stm::stms)
255                          end
256                      | IR.S_MAssign(xs, exp) =>
257                          (env, trMultiAssign (env, List.map (fn x => lvalueVar (env, x)) xs, exp) @ stms)
258                      | IR.S_GAssign(x, exp) =>
259                          (env, trAssign (env, lvalueGlobalVar (env, x), exp) :: stms)
260                      | IR.S_IfThen(cond, thenBlk) =>
261                          (env, CL.mkIfThen(trExp(env, cond), trBlock(env, thenBlk)) :: stms)
262                      | IR.S_IfThenElse(cond, thenBlk, elseBlk) => let
263                          val stm = CL.mkIfThenElse(trExp(env, cond),
264                                trBlock(env, thenBlk),
265                                trBlock(env, elseBlk))
266                          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                      | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.SeqTy(ty, NONE), nrrd) =>
274                          (env, GenLoadNrrd.loadSeqFromFile (lvalueVar (env, lhs), ty, CL.mkStr nrrd) :: stms)
275                      | IR.S_LoadNrrd(lhs, Ty.ImageTy info, nrrd) =>
276                          (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                      | IR.S_InputNrrd _ => (env, stms)
281                      | 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                      | 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              val env = trLocals (env, !locals)
300              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              val stms = List.foldr mkDecl stms (!locals)
306              in
307                CL.mkBlock stms
308              end
309    
310    end    end

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