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[diderot] Annotation of /trunk/src/compiler/IL/ssa-fn.sml
ViewVC logotype

Annotation of /trunk/src/compiler/IL/ssa-fn.sml

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Revision 341 - (view) (download)

1 : jhr 137 (* ssa-fn.sml
2 : jhr 124 *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 : jhr 137 *
6 :     * The IL is a combination of a block-structured tree and an SSA control-flow
7 :     * graph of blocks.
8 : jhr 124 *)
9 :    
10 : jhr 198 signature SSA =
11 :     sig
12 :    
13 :     structure Op : OPERATORS
14 :    
15 : jhr 256 (***** CFG *****)
16 : jhr 198
17 : jhr 256 datatype node = ND of {
18 :     id : Stamp.stamp,
19 :     props : PropList.holder,
20 :     kind : node_kind
21 : jhr 198 }
22 :    
23 : jhr 256 and node_kind
24 :     = NULL
25 :     | ENTRY of {
26 :     succ : node ref
27 :     }
28 :     | JOIN of {
29 :     preds : node list ref,
30 :     phis : (var * var list) list ref, (* phi statements *)
31 :     succ : node ref
32 :     }
33 :     | COND of {
34 :     pred : node ref,
35 :     cond : var,
36 :     trueBranch : node ref,
37 :     falseBranch : node ref
38 :     }
39 :     | BLOCK of {
40 :     pred : node ref,
41 :     body : assign list ref,
42 :     succ : node ref
43 :     }
44 :     | NEW of {
45 :     pred : node ref,
46 :     actor : Atom.atom,
47 :     args : var list,
48 :     succ : node ref
49 :     }
50 :     | DIE of {
51 :     pred : node ref
52 :     }
53 :     | STABILIZE of {
54 :     pred : node ref
55 :     }
56 :     | EXIT of {
57 :     pred : node ref
58 :     }
59 : jhr 198
60 : jhr 256 (***** Statements *****)
61 :    
62 : jhr 198 and stmt = STM of {
63 :     id : Stamp.stamp,
64 :     props : PropList.holder,
65 : jhr 256 kind : stmt_kind,
66 :     next : stmt option (* next statement at this structural level *)
67 : jhr 198 }
68 :    
69 :     and stmt_kind
70 : jhr 256 = S_SIMPLE of node (* ENTRY, JOIN, BLOCK, NEW, DIE, STABILIZE, or EXIT node *)
71 :     | S_IF of {
72 :     cond : node, (* COND node *)
73 : jhr 198 thenBranch : stmt,
74 :     elseBranch : stmt
75 :     }
76 : jhr 256 | S_LOOP of {
77 : jhr 198 hdr : stmt,
78 : jhr 256 cond : node, (* COND node *)
79 :     body : stmt
80 : jhr 198 }
81 :    
82 :     and rhs
83 :     = VAR of var
84 :     | LIT of Literal.literal
85 :     | OP of Op.rator * var list
86 :     | CONS of var list (* tensor-value construction *)
87 :    
88 :     and var = V of {
89 :     name : string, (* name *)
90 :     id : Stamp.stamp, (* unique ID *)
91 :     useCnt : int ref, (* count of uses *)
92 :     props : PropList.holder
93 :     }
94 :    
95 :     withtype assign = (var * rhs)
96 :    
97 : jhr 256 datatype program = Program of {
98 :     globals : var list,
99 :     globalInit : stmt,
100 :     actors : actor list
101 :     (* initialization *)
102 :     }
103 : jhr 198
104 : jhr 256 and actor = Actor of {
105 :     name : Atom.atom,
106 :     params : var list,
107 :     state : var list,
108 :     stateInit : stmt,
109 :     methods : method list
110 :     }
111 : jhr 198
112 : jhr 256 and method = Method of {
113 :     name : Atom.atom,
114 :     stateIn : var list, (* names of state variables on method entry *)
115 :     stateOut : var list, (* names of state variables on method exit *)
116 :     body : stmt (* method body *)
117 :     }
118 : jhr 198
119 : jhr 256 structure Node : sig
120 :     val same : node * node -> bool
121 :     val compare : node * node -> order
122 :     val hash : node -> word
123 :     val toString : node -> string
124 :     val preds : node -> node list
125 :     val setPred : node * node -> unit
126 :     val hasSucc : node -> bool
127 :     val succs : node -> node list
128 :     val setSucc : node * node -> unit
129 :     val setTrueBranch : node * node -> unit (* set trueBranch successor for COND node *)
130 :     val setFalseBranch : node * node -> unit (* set falseBranch successor for COND node *)
131 :     val addEdge : node * node -> unit
132 : jhr 283 (* properties *)
133 :     val newProp : (node -> 'a) -> {
134 :     getFn : node -> 'a,
135 :     peekFn : node -> 'a option,
136 :     setFn : node * 'a -> unit,
137 :     clrFn : node -> unit
138 :     }
139 :     val newFlag : unit -> {
140 :     getFn : node -> bool,
141 :     setFn : node * bool -> unit
142 :     }
143 : jhr 256 end
144 : jhr 198
145 : jhr 256 structure Stmt : sig
146 :     val same : stmt * stmt -> bool
147 :     val compare : stmt * stmt -> order
148 :     val hash : stmt -> word
149 :     val toString : stmt -> string
150 :     (* return the entry node of the statement *)
151 :     val entry : stmt -> node
152 :     (* return the tail-end node of a statement (not applicable to S_IF or S_LOOP) *)
153 :     val tail : stmt -> node
154 :     (* statement constructor functions *)
155 :     val mkENTRY : stmt option -> stmt
156 :     val mkJOIN : (var * var list) list * stmt option -> stmt
157 :     val mkIF : var * stmt * stmt * stmt option -> stmt
158 :     val mkBLOCK : assign list * stmt option -> stmt
159 :     val mkNEW : Atom.atom * var list * stmt option -> stmt
160 :     val mkDIE : unit -> stmt
161 :     val mkSTABILIZE : unit -> stmt
162 :     val mkEXIT : unit -> stmt
163 : jhr 283 (* properties *)
164 :     val newProp : (stmt -> 'a) -> {
165 :     getFn : stmt -> 'a,
166 :     peekFn : stmt -> 'a option,
167 :     setFn : stmt * 'a -> unit,
168 :     clrFn : stmt -> unit
169 :     }
170 :     val newFlag : unit -> {
171 :     getFn : stmt -> bool,
172 :     setFn : stmt * bool -> unit
173 :     }
174 : jhr 256 end
175 : jhr 198
176 : jhr 199 structure Var : sig
177 :     val new : string -> var
178 :     val same : var * var -> bool
179 :     val compare : var * var -> order
180 :     val hash : var -> word
181 :     val toString : var -> string
182 : jhr 283 (* properties *)
183 :     val newProp : (var -> 'a) -> {
184 :     getFn : var -> 'a,
185 :     peekFn : var -> 'a option,
186 :     setFn : var * 'a -> unit,
187 :     clrFn : var -> unit
188 :     }
189 :     val newFlag : unit -> {
190 :     getFn : var -> bool,
191 :     setFn : var * bool -> unit
192 :     }
193 :     (* collections *)
194 : jhr 199 structure Map : ORD_MAP where type Key.ord_key = var
195 :     structure Set : ORD_SET where type Key.ord_key = var
196 :     structure Tbl : MONO_HASH_TABLE where type Key.hash_key = var
197 :     end
198 : jhr 198
199 : jhr 319 (* DFS sorting of the graph rooted at the entry to a statement; the resulting list will
200 :     * be in preorder with parents before children.
201 :     *)
202 : jhr 257 val sortNodes : stmt -> node list
203 :    
204 : jhr 341 (* apply a function to all of the nodes in the graph rooted at the entry to the statement *)
205 :     val applyToNodes : (node -> unit) -> stmt -> unit
206 :    
207 : jhr 198 end
208 :    
209 :     functor SSAFn (Op : OPERATORS) : SSA =
210 : jhr 192 struct
211 : jhr 137
212 : jhr 192 structure Op = Op
213 : jhr 137
214 : jhr 256 datatype node = ND of {
215 :     id : Stamp.stamp,
216 :     props : PropList.holder,
217 :     kind : node_kind
218 : jhr 197 }
219 :    
220 : jhr 256 and node_kind
221 :     = NULL
222 :     | ENTRY of {
223 :     succ : node ref
224 :     }
225 :     | JOIN of {
226 :     preds : node list ref,
227 :     phis : (var * var list) list ref, (* phi statements *)
228 :     succ : node ref
229 :     }
230 :     | COND of {
231 :     pred : node ref,
232 :     cond : var,
233 :     trueBranch : node ref,
234 :     falseBranch : node ref
235 :     }
236 :     | BLOCK of {
237 :     pred : node ref,
238 :     body : assign list ref,
239 :     succ : node ref
240 :     }
241 :     | NEW of {
242 :     pred : node ref,
243 :     actor : Atom.atom,
244 :     args : var list,
245 :     succ : node ref
246 :     }
247 :     | DIE of {
248 :     pred : node ref
249 :     }
250 :     | STABILIZE of {
251 :     pred : node ref
252 :     }
253 :     | EXIT of {
254 :     pred : node ref
255 :     }
256 : jhr 197
257 : jhr 256 (***** Statements *****)
258 : jhr 197
259 :     and stmt = STM of {
260 : jhr 188 id : Stamp.stamp,
261 :     props : PropList.holder,
262 : jhr 256 kind : stmt_kind,
263 :     next : stmt option (* next statement at this structural level *)
264 : jhr 188 }
265 :    
266 : jhr 192 and stmt_kind
267 : jhr 256 = S_SIMPLE of node (* ENTRY, JOIN, BLOCK, NEW, DIE, STABILIZE, or EXIT node *)
268 :     | S_IF of {
269 :     cond : node, (* COND node *)
270 : jhr 192 thenBranch : stmt,
271 :     elseBranch : stmt
272 :     }
273 : jhr 256 | S_LOOP of {
274 : jhr 192 hdr : stmt,
275 : jhr 256 cond : node, (* COND node *)
276 :     body : stmt
277 : jhr 192 }
278 :    
279 : jhr 188 and rhs
280 :     = VAR of var
281 :     | LIT of Literal.literal
282 :     | OP of Op.rator * var list
283 :     | CONS of var list (* tensor-value construction *)
284 :    
285 : jhr 192 and var = V of {
286 : jhr 137 name : string, (* name *)
287 :     id : Stamp.stamp, (* unique ID *)
288 :     useCnt : int ref, (* count of uses *)
289 :     props : PropList.holder
290 : jhr 124 }
291 :    
292 : jhr 192 withtype assign = (var * rhs)
293 : jhr 188
294 : jhr 256 datatype program = Program of {
295 :     globals : var list,
296 :     globalInit : stmt,
297 :     actors : actor list
298 :     (* initialization *)
299 :     }
300 : jhr 188
301 : jhr 256 and actor = Actor of {
302 :     name : Atom.atom,
303 :     params : var list,
304 :     state : var list,
305 :     stateInit : stmt,
306 :     methods : method list
307 :     }
308 : jhr 188
309 : jhr 256 and method = Method of {
310 :     name : Atom.atom,
311 :     stateIn : var list, (* names of state variables on method entry *)
312 :     stateOut : var list, (* names of state variables on method exit *)
313 :     body : stmt (* method body *)
314 :     }
315 : jhr 188
316 : jhr 256 structure Node =
317 :     struct
318 :     fun same (ND{id=a, ...}, ND{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
319 :     fun compare (ND{id=a, ...}, ND{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
320 :     fun hash (ND{id, ...}) = Stamp.hash id
321 :     fun toString (ND{id, kind, ...}) = let
322 :     val tag = (case kind
323 :     of NULL => "NULL"
324 :     | ENTRY _ => "ENTRY"
325 :     | JOIN _ => "JOIN"
326 :     | COND _ => "COND"
327 :     | BLOCK _ => "BLOCK"
328 :     | NEW _ => "NEW"
329 :     | DIE _ => "DIE"
330 :     | STABILIZE _ => "STABILIZE"
331 :     | EXIT _ => "EXIT"
332 :     (* end case *))
333 :     in
334 :     tag ^ Stamp.toString id
335 :     end
336 :     fun new kind = ND{id = Stamp.new(), props = PropList.newHolder(), kind = kind}
337 :     val dummy = new NULL
338 :     fun mkENTRY () = new (ENTRY{succ = ref dummy})
339 :     fun mkJOIN phis = new (JOIN{preds = ref [], phis = ref phis, succ = ref dummy})
340 :     fun mkCOND {cond, trueBranch, falseBranch} = new (COND{
341 :     pred = ref dummy, cond = cond,
342 :     trueBranch = ref trueBranch, falseBranch = ref falseBranch
343 :     })
344 :     fun mkBLOCK body = new (BLOCK{pred = ref dummy, body = ref body, succ = ref dummy})
345 :     fun mkNEW {actor, args} = new (NEW{
346 :     pred = ref dummy, actor = actor, args = args, succ = ref dummy
347 :     })
348 :     fun mkDIE () = new (DIE{pred = ref dummy})
349 :     fun mkSTABILIZE () = new (STABILIZE{pred = ref dummy})
350 :     fun mkEXIT () = new (EXIT{pred = ref dummy})
351 :     (* editing node edges *)
352 :     fun setPred (ND{kind, ...}, nd) = (case kind
353 :     of NULL => raise Fail "setPred on NULL node"
354 :     | ENTRY _ => raise Fail "setPred on ENTRY node"
355 :     | JOIN{preds, ...} => if List.exists (fn nd' => same(nd, nd')) (!preds)
356 :     then ()
357 :     else preds := nd :: !preds
358 :     | COND{pred, ...} => pred := nd
359 :     | BLOCK{pred, ...} => pred := nd
360 :     | NEW{pred, ...} => pred := nd
361 :     | DIE{pred} => pred := nd
362 :     | STABILIZE{pred} => pred := nd
363 :     | EXIT{pred} => pred := nd
364 :     (* end case *))
365 :     fun preds (ND{kind, ...}) = (case kind
366 :     of NULL => raise Fail "preds on NULL node"
367 :     | ENTRY _ => []
368 :     | JOIN{preds, ...} => !preds
369 :     | COND{pred, ...} => [!pred]
370 :     | BLOCK{pred, ...} => [!pred]
371 :     | NEW{pred, ...} => [!pred]
372 :     | DIE{pred} => [!pred]
373 :     | STABILIZE{pred} => [!pred]
374 :     | EXIT{pred} => [!pred]
375 :     (* end case *))
376 :     fun hasSucc (ND{kind, ...}) = (case kind
377 :     of NULL => false
378 :     | ENTRY{succ} => true
379 :     | JOIN{succ, ...} => true
380 :     | COND{trueBranch, falseBranch, ...} => true
381 :     | BLOCK{succ, ...} => true
382 :     | NEW{succ, ...} => true
383 :     | DIE _ => false
384 :     | STABILIZE _ => false
385 :     | EXIT _ => false
386 :     (* end case *))
387 :     fun setSucc (ND{kind, ...}, nd) = (case kind
388 :     of NULL => raise Fail "setSucc on NULL node"
389 :     | ENTRY{succ} => succ := nd
390 :     | JOIN{succ, ...} => succ := nd
391 :     | COND _ => raise Fail "setSucc on COND node"
392 :     | BLOCK{succ, ...} => succ := nd
393 :     | NEW{succ, ...} => succ := nd
394 :     | DIE _ => raise Fail "setSucc on DIE node"
395 :     | STABILIZE _ => raise Fail "setSucc on STABILIZE node"
396 :     | EXIT _ => raise Fail "setSucc on EXIT node"
397 :     (* end case *))
398 :     fun succs (ND{kind, ...}) = (case kind
399 :     of NULL => raise Fail "succs on NULL node"
400 :     | ENTRY{succ} => [!succ]
401 :     | JOIN{succ, ...} => [!succ]
402 :     | COND{trueBranch, falseBranch, ...} => [!trueBranch, !falseBranch]
403 :     | BLOCK{succ, ...} => [!succ]
404 :     | NEW{succ, ...} => [!succ]
405 :     | DIE _ => []
406 :     | STABILIZE _ => []
407 :     | EXIT _ => []
408 :     (* end case *))
409 :     fun setTrueBranch (ND{kind=COND{trueBranch, ...}, ...}, nd) = trueBranch := nd
410 :     | setTrueBranch (nd, _) = raise Fail("setTrueBranch on " ^ toString nd)
411 :     fun setFalseBranch (ND{kind=COND{falseBranch, ...}, ...}, nd) = falseBranch := nd
412 :     | setFalseBranch (nd, _) = raise Fail("setFalseBranch on " ^ toString nd)
413 :     fun addEdge (nd1, nd2) = (
414 :     if hasSucc nd1
415 :     then (
416 :     setSucc (nd1, nd2);
417 :     setPred (nd2, nd1))
418 :     else ())
419 :     (*DEBUG*)handle ex => (
420 :     print(concat["error in addEdge(", toString nd1, ",", toString nd2, ")\n"]);
421 :     raise ex)
422 : jhr 283 (* properties *)
423 :     fun newProp initFn =
424 :     PropList.newProp (fn (ND{props, ...}) => props, initFn)
425 :     fun newFlag () =
426 :     PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
427 : jhr 256 end
428 : jhr 124
429 : jhr 256 structure Stmt =
430 :     struct
431 :     fun same (STM{id=a, ...}, STM{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
432 :     fun compare (STM{id=a, ...}, STM{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
433 :     fun hash (STM{id, ...}) = Stamp.hash id
434 :     fun toString (STM{id, kind, ...}) = let
435 :     val tag = (case kind
436 :     of S_SIMPLE(ND{kind, ...}) => (case kind
437 :     of NULL => "NULL"
438 :     | ENTRY _ => "ENTRY"
439 :     | JOIN _ => "JOIN"
440 :     | COND _ => raise Fail "unexpected S_SIMPLE with COND node"
441 :     | BLOCK _ => "BLOCK"
442 :     | NEW _ => "NEW"
443 :     | DIE _ => "DIE"
444 :     | STABILIZE _ => "STABILIZE"
445 :     | EXIT _ => "EXIT"
446 :     (* end case *))
447 :     | S_IF _ => "IF"
448 :     | S_LOOP _ => "LOOP"
449 :     (* end case *))
450 :     in
451 :     tag ^ Stamp.toString id
452 :     end
453 :     (* return the entry node of the statement *)
454 :     fun entry (STM{kind, ...}) = (case kind
455 :     of S_SIMPLE nd => nd
456 :     | S_IF{cond, ...} => cond
457 :     | S_LOOP{hdr, ...} => entry hdr
458 :     (* end case *))
459 :     (* return the tail-end node of a statement (not applicable to S_IF or S_LOOP) *)
460 :     fun tail (STM{kind, ...}) = (case kind
461 :     of S_SIMPLE nd => nd
462 :     | S_IF{cond, ...} => raise Fail "tail of IF"
463 :     | S_LOOP{hdr, ...} => raise Fail "tail of LOOP"
464 :     (* end case *))
465 :     (* statement constructor functions *)
466 :     fun new (kind, next) = STM{
467 : jhr 137 id = Stamp.new(),
468 : jhr 188 props = PropList.newHolder(),
469 : jhr 256 kind = kind,
470 :     next = next
471 : jhr 137 }
472 : jhr 256 val dummy = new (S_SIMPLE(Node.dummy), NONE)
473 :     fun mkENTRY next = new (S_SIMPLE(Node.mkENTRY ()), next)
474 :     fun mkJOIN (phis, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkJOIN phis), next)
475 :     fun mkIF (cond, thenBranch, elseBranch, next) = let
476 :     val cond = Node.mkCOND {
477 :     cond = cond,
478 :     trueBranch = entry thenBranch,
479 :     falseBranch = entry elseBranch
480 :     }
481 :     in
482 :     Node.setPred (entry thenBranch, cond);
483 :     Node.setPred (entry elseBranch, cond);
484 :     new (S_IF{cond = cond, thenBranch = thenBranch, elseBranch = elseBranch}, next)
485 :     end
486 :     fun mkBLOCK (body, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkBLOCK body), next)
487 :     fun mkNEW (actor, args, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkNEW{actor=actor, args=args}), next)
488 :     fun mkDIE () = new (S_SIMPLE(Node.mkDIE ()), NONE)
489 :     fun mkSTABILIZE () = new (S_SIMPLE(Node.mkSTABILIZE ()), NONE)
490 :     fun mkEXIT () = new (S_SIMPLE(Node.mkEXIT ()), NONE)
491 : jhr 283 (* properties *)
492 :     fun newProp initFn =
493 :     PropList.newProp (fn (STM{props, ...}) => props, initFn)
494 :     fun newFlag () =
495 :     PropList.newFlag (fn (STM{props, ...}) => props)
496 : jhr 256 end
497 : jhr 137
498 : jhr 199 structure Var =
499 :     struct
500 :     fun new name = V{
501 :     name = name,
502 :     id = Stamp.new(),
503 :     useCnt = ref 0,
504 :     props = PropList.newHolder()
505 :     }
506 :     fun same (V{id=a, ...}, V{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
507 :     fun compare (V{id=a, ...}, V{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
508 :     fun hash (V{id, ...}) = Stamp.hash id
509 :     fun toString (V{name, id, ...}) = name ^ Stamp.toString id
510 : jhr 283 (* properties *)
511 :     fun newProp initFn =
512 :     PropList.newProp (fn (V{props, ...}) => props, initFn)
513 :     fun newFlag () =
514 :     PropList.newFlag (fn (V{props, ...}) => props)
515 : jhr 199 local
516 :     structure V =
517 :     struct
518 :     type ord_key = var
519 :     val compare = compare
520 :     end
521 :     in
522 :     structure Map = RedBlackMapFn (V)
523 :     structure Set = RedBlackSetFn (V)
524 :     end
525 :     structure Tbl = HashTableFn (
526 :     struct
527 :     type hash_key = var
528 :     val hashVal = hash
529 :     val sameKey = same
530 :     end)
531 :     end
532 : jhr 197
533 : jhr 319 (* DFS sorting of the graph rooted at the entry to a statement; the resulting list will
534 :     * be in preorder with parents before children.
535 :     *)
536 : jhr 257 fun sortNodes stmt = let
537 :     val {getFn, setFn} = PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
538 :     fun dfs (nd, l) =
539 :     if getFn nd
540 :     then l
541 :     else (
542 :     setFn (nd, true);
543 :     nd :: List.foldl dfs l (Node.succs nd))
544 : jhr 319 val nodes = dfs (Stmt.entry stmt, [])
545 : jhr 257 in
546 : jhr 319 List.app (fn nd => setFn(nd, false)) nodes;
547 :     nodes
548 : jhr 257 end
549 :    
550 : jhr 341 (* apply a function to all of the nodes in the graph rooted at the entry to the statement *)
551 :     fun applyToNodes (f : node -> unit) stmt = let
552 :     val {getFn, setFn} = PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
553 :     fun dfs (nd, l) =
554 :     if getFn nd
555 :     then l
556 :     else (
557 :     f nd; (* visit *)
558 :     setFn (nd, true);
559 :     nd :: List.foldl dfs l (Node.succs nd))
560 :     val nodes = dfs (Stmt.entry stmt, [])
561 :     in
562 :     List.app (fn nd => setFn(nd, false)) nodes
563 :     end
564 :    
565 : jhr 124 end

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