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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 359 - (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 : jhr 359 (* CFG edges *)
125 : jhr 256 val preds : node -> node list
126 :     val setPred : node * node -> unit
127 :     val hasSucc : node -> bool
128 :     val succs : node -> node list
129 :     val setSucc : node * node -> unit
130 :     val setTrueBranch : node * node -> unit (* set trueBranch successor for COND node *)
131 :     val setFalseBranch : node * node -> unit (* set falseBranch successor for COND node *)
132 :     val addEdge : node * node -> unit
133 : jhr 359 (* constructors *)
134 :     val mkENTRY : unit -> node
135 :     val mkJOIN : (var * var list) list -> node
136 :     val mkCOND : {cond : var, trueBranch : node, falseBranch : node} -> node
137 :     val mkBLOCK : assign list -> node
138 :     val mkNEW {actor : Atom.atom, args : var list} -> node
139 :     val mkDIE : unit -> node
140 :     val mkSTABILIZE : unit -> node
141 :     val mkEXIT : unit -> node
142 : jhr 283 (* properties *)
143 :     val newProp : (node -> 'a) -> {
144 :     getFn : node -> 'a,
145 :     peekFn : node -> 'a option,
146 :     setFn : node * 'a -> unit,
147 :     clrFn : node -> unit
148 :     }
149 :     val newFlag : unit -> {
150 :     getFn : node -> bool,
151 :     setFn : node * bool -> unit
152 :     }
153 : jhr 256 end
154 : jhr 198
155 : jhr 256 structure Stmt : sig
156 :     val same : stmt * stmt -> bool
157 :     val compare : stmt * stmt -> order
158 :     val hash : stmt -> word
159 :     val toString : stmt -> string
160 :     (* return the entry node of the statement *)
161 :     val entry : stmt -> node
162 :     (* return the tail-end node of a statement (not applicable to S_IF or S_LOOP) *)
163 :     val tail : stmt -> node
164 :     (* statement constructor functions *)
165 :     val mkENTRY : stmt option -> stmt
166 :     val mkJOIN : (var * var list) list * stmt option -> stmt
167 :     val mkIF : var * stmt * stmt * stmt option -> stmt
168 :     val mkBLOCK : assign list * stmt option -> stmt
169 :     val mkNEW : Atom.atom * var list * stmt option -> stmt
170 :     val mkDIE : unit -> stmt
171 :     val mkSTABILIZE : unit -> stmt
172 :     val mkEXIT : unit -> stmt
173 : jhr 283 (* properties *)
174 :     val newProp : (stmt -> 'a) -> {
175 :     getFn : stmt -> 'a,
176 :     peekFn : stmt -> 'a option,
177 :     setFn : stmt * 'a -> unit,
178 :     clrFn : stmt -> unit
179 :     }
180 :     val newFlag : unit -> {
181 :     getFn : stmt -> bool,
182 :     setFn : stmt * bool -> unit
183 :     }
184 : jhr 256 end
185 : jhr 198
186 : jhr 199 structure Var : sig
187 :     val new : string -> var
188 :     val same : var * var -> bool
189 :     val compare : var * var -> order
190 :     val hash : var -> word
191 :     val toString : var -> string
192 : jhr 283 (* properties *)
193 :     val newProp : (var -> 'a) -> {
194 :     getFn : var -> 'a,
195 :     peekFn : var -> 'a option,
196 :     setFn : var * 'a -> unit,
197 :     clrFn : var -> unit
198 :     }
199 :     val newFlag : unit -> {
200 :     getFn : var -> bool,
201 :     setFn : var * bool -> unit
202 :     }
203 :     (* collections *)
204 : jhr 199 structure Map : ORD_MAP where type Key.ord_key = var
205 :     structure Set : ORD_SET where type Key.ord_key = var
206 :     structure Tbl : MONO_HASH_TABLE where type Key.hash_key = var
207 :     end
208 : jhr 198
209 : jhr 319 (* DFS sorting of the graph rooted at the entry to a statement; the resulting list will
210 :     * be in preorder with parents before children.
211 :     *)
212 : jhr 257 val sortNodes : stmt -> node list
213 :    
214 : jhr 341 (* apply a function to all of the nodes in the graph rooted at the entry to the statement *)
215 :     val applyToNodes : (node -> unit) -> stmt -> unit
216 :    
217 : jhr 198 end
218 :    
219 :     functor SSAFn (Op : OPERATORS) : SSA =
220 : jhr 192 struct
221 : jhr 137
222 : jhr 192 structure Op = Op
223 : jhr 137
224 : jhr 256 datatype node = ND of {
225 :     id : Stamp.stamp,
226 :     props : PropList.holder,
227 :     kind : node_kind
228 : jhr 197 }
229 :    
230 : jhr 256 and node_kind
231 :     = NULL
232 :     | ENTRY of {
233 :     succ : node ref
234 :     }
235 :     | JOIN of {
236 :     preds : node list ref,
237 :     phis : (var * var list) list ref, (* phi statements *)
238 :     succ : node ref
239 :     }
240 :     | COND of {
241 :     pred : node ref,
242 :     cond : var,
243 :     trueBranch : node ref,
244 :     falseBranch : node ref
245 :     }
246 :     | BLOCK of {
247 :     pred : node ref,
248 :     body : assign list ref,
249 :     succ : node ref
250 :     }
251 :     | NEW of {
252 :     pred : node ref,
253 :     actor : Atom.atom,
254 :     args : var list,
255 :     succ : node ref
256 :     }
257 :     | DIE of {
258 :     pred : node ref
259 :     }
260 :     | STABILIZE of {
261 :     pred : node ref
262 :     }
263 :     | EXIT of {
264 :     pred : node ref
265 :     }
266 : jhr 197
267 : jhr 256 (***** Statements *****)
268 : jhr 197
269 :     and stmt = STM of {
270 : jhr 188 id : Stamp.stamp,
271 :     props : PropList.holder,
272 : jhr 256 kind : stmt_kind,
273 :     next : stmt option (* next statement at this structural level *)
274 : jhr 188 }
275 :    
276 : jhr 192 and stmt_kind
277 : jhr 256 = S_SIMPLE of node (* ENTRY, JOIN, BLOCK, NEW, DIE, STABILIZE, or EXIT node *)
278 :     | S_IF of {
279 :     cond : node, (* COND node *)
280 : jhr 192 thenBranch : stmt,
281 :     elseBranch : stmt
282 :     }
283 : jhr 256 | S_LOOP of {
284 : jhr 192 hdr : stmt,
285 : jhr 256 cond : node, (* COND node *)
286 :     body : stmt
287 : jhr 192 }
288 :    
289 : jhr 188 and rhs
290 :     = VAR of var
291 :     | LIT of Literal.literal
292 :     | OP of Op.rator * var list
293 :     | CONS of var list (* tensor-value construction *)
294 :    
295 : jhr 192 and var = V of {
296 : jhr 137 name : string, (* name *)
297 :     id : Stamp.stamp, (* unique ID *)
298 :     useCnt : int ref, (* count of uses *)
299 :     props : PropList.holder
300 : jhr 124 }
301 :    
302 : jhr 192 withtype assign = (var * rhs)
303 : jhr 188
304 : jhr 256 datatype program = Program of {
305 :     globals : var list,
306 :     globalInit : stmt,
307 :     actors : actor list
308 :     (* initialization *)
309 :     }
310 : jhr 188
311 : jhr 256 and actor = Actor of {
312 :     name : Atom.atom,
313 :     params : var list,
314 :     state : var list,
315 :     stateInit : stmt,
316 :     methods : method list
317 :     }
318 : jhr 188
319 : jhr 256 and method = Method of {
320 :     name : Atom.atom,
321 :     stateIn : var list, (* names of state variables on method entry *)
322 :     stateOut : var list, (* names of state variables on method exit *)
323 :     body : stmt (* method body *)
324 :     }
325 : jhr 188
326 : jhr 256 structure Node =
327 :     struct
328 :     fun same (ND{id=a, ...}, ND{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
329 :     fun compare (ND{id=a, ...}, ND{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
330 :     fun hash (ND{id, ...}) = Stamp.hash id
331 :     fun toString (ND{id, kind, ...}) = let
332 :     val tag = (case kind
333 :     of NULL => "NULL"
334 :     | ENTRY _ => "ENTRY"
335 :     | JOIN _ => "JOIN"
336 :     | COND _ => "COND"
337 :     | BLOCK _ => "BLOCK"
338 :     | NEW _ => "NEW"
339 :     | DIE _ => "DIE"
340 :     | STABILIZE _ => "STABILIZE"
341 :     | EXIT _ => "EXIT"
342 :     (* end case *))
343 :     in
344 :     tag ^ Stamp.toString id
345 :     end
346 :     fun new kind = ND{id = Stamp.new(), props = PropList.newHolder(), kind = kind}
347 :     val dummy = new NULL
348 :     fun mkENTRY () = new (ENTRY{succ = ref dummy})
349 :     fun mkJOIN phis = new (JOIN{preds = ref [], phis = ref phis, succ = ref dummy})
350 :     fun mkCOND {cond, trueBranch, falseBranch} = new (COND{
351 :     pred = ref dummy, cond = cond,
352 :     trueBranch = ref trueBranch, falseBranch = ref falseBranch
353 :     })
354 :     fun mkBLOCK body = new (BLOCK{pred = ref dummy, body = ref body, succ = ref dummy})
355 :     fun mkNEW {actor, args} = new (NEW{
356 :     pred = ref dummy, actor = actor, args = args, succ = ref dummy
357 :     })
358 :     fun mkDIE () = new (DIE{pred = ref dummy})
359 :     fun mkSTABILIZE () = new (STABILIZE{pred = ref dummy})
360 :     fun mkEXIT () = new (EXIT{pred = ref dummy})
361 :     (* editing node edges *)
362 :     fun setPred (ND{kind, ...}, nd) = (case kind
363 :     of NULL => raise Fail "setPred on NULL node"
364 :     | ENTRY _ => raise Fail "setPred on ENTRY node"
365 :     | JOIN{preds, ...} => if List.exists (fn nd' => same(nd, nd')) (!preds)
366 :     then ()
367 :     else preds := nd :: !preds
368 :     | COND{pred, ...} => pred := nd
369 :     | BLOCK{pred, ...} => pred := nd
370 :     | NEW{pred, ...} => pred := nd
371 :     | DIE{pred} => pred := nd
372 :     | STABILIZE{pred} => pred := nd
373 :     | EXIT{pred} => pred := nd
374 :     (* end case *))
375 :     fun preds (ND{kind, ...}) = (case kind
376 :     of NULL => raise Fail "preds on NULL node"
377 :     | ENTRY _ => []
378 :     | JOIN{preds, ...} => !preds
379 :     | COND{pred, ...} => [!pred]
380 :     | BLOCK{pred, ...} => [!pred]
381 :     | NEW{pred, ...} => [!pred]
382 :     | DIE{pred} => [!pred]
383 :     | STABILIZE{pred} => [!pred]
384 :     | EXIT{pred} => [!pred]
385 :     (* end case *))
386 :     fun hasSucc (ND{kind, ...}) = (case kind
387 :     of NULL => false
388 :     | ENTRY{succ} => true
389 :     | JOIN{succ, ...} => true
390 :     | COND{trueBranch, falseBranch, ...} => true
391 :     | BLOCK{succ, ...} => true
392 :     | NEW{succ, ...} => true
393 :     | DIE _ => false
394 :     | STABILIZE _ => false
395 :     | EXIT _ => false
396 :     (* end case *))
397 :     fun setSucc (ND{kind, ...}, nd) = (case kind
398 :     of NULL => raise Fail "setSucc on NULL node"
399 :     | ENTRY{succ} => succ := nd
400 :     | JOIN{succ, ...} => succ := nd
401 :     | COND _ => raise Fail "setSucc on COND node"
402 :     | BLOCK{succ, ...} => succ := nd
403 :     | NEW{succ, ...} => succ := nd
404 :     | DIE _ => raise Fail "setSucc on DIE node"
405 :     | STABILIZE _ => raise Fail "setSucc on STABILIZE node"
406 :     | EXIT _ => raise Fail "setSucc on EXIT node"
407 :     (* end case *))
408 :     fun succs (ND{kind, ...}) = (case kind
409 :     of NULL => raise Fail "succs on NULL node"
410 :     | ENTRY{succ} => [!succ]
411 :     | JOIN{succ, ...} => [!succ]
412 :     | COND{trueBranch, falseBranch, ...} => [!trueBranch, !falseBranch]
413 :     | BLOCK{succ, ...} => [!succ]
414 :     | NEW{succ, ...} => [!succ]
415 :     | DIE _ => []
416 :     | STABILIZE _ => []
417 :     | EXIT _ => []
418 :     (* end case *))
419 :     fun setTrueBranch (ND{kind=COND{trueBranch, ...}, ...}, nd) = trueBranch := nd
420 :     | setTrueBranch (nd, _) = raise Fail("setTrueBranch on " ^ toString nd)
421 :     fun setFalseBranch (ND{kind=COND{falseBranch, ...}, ...}, nd) = falseBranch := nd
422 :     | setFalseBranch (nd, _) = raise Fail("setFalseBranch on " ^ toString nd)
423 :     fun addEdge (nd1, nd2) = (
424 :     if hasSucc nd1
425 :     then (
426 :     setSucc (nd1, nd2);
427 :     setPred (nd2, nd1))
428 :     else ())
429 :     (*DEBUG*)handle ex => (
430 :     print(concat["error in addEdge(", toString nd1, ",", toString nd2, ")\n"]);
431 :     raise ex)
432 : jhr 283 (* properties *)
433 :     fun newProp initFn =
434 :     PropList.newProp (fn (ND{props, ...}) => props, initFn)
435 :     fun newFlag () =
436 :     PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
437 : jhr 256 end
438 : jhr 124
439 : jhr 256 structure Stmt =
440 :     struct
441 :     fun same (STM{id=a, ...}, STM{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
442 :     fun compare (STM{id=a, ...}, STM{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
443 :     fun hash (STM{id, ...}) = Stamp.hash id
444 :     fun toString (STM{id, kind, ...}) = let
445 :     val tag = (case kind
446 :     of S_SIMPLE(ND{kind, ...}) => (case kind
447 :     of NULL => "NULL"
448 :     | ENTRY _ => "ENTRY"
449 :     | JOIN _ => "JOIN"
450 :     | COND _ => raise Fail "unexpected S_SIMPLE with COND node"
451 :     | BLOCK _ => "BLOCK"
452 :     | NEW _ => "NEW"
453 :     | DIE _ => "DIE"
454 :     | STABILIZE _ => "STABILIZE"
455 :     | EXIT _ => "EXIT"
456 :     (* end case *))
457 :     | S_IF _ => "IF"
458 :     | S_LOOP _ => "LOOP"
459 :     (* end case *))
460 :     in
461 :     tag ^ Stamp.toString id
462 :     end
463 :     (* return the entry node of the statement *)
464 :     fun entry (STM{kind, ...}) = (case kind
465 :     of S_SIMPLE nd => nd
466 :     | S_IF{cond, ...} => cond
467 :     | S_LOOP{hdr, ...} => entry hdr
468 :     (* end case *))
469 :     (* return the tail-end node of a statement (not applicable to S_IF or S_LOOP) *)
470 :     fun tail (STM{kind, ...}) = (case kind
471 :     of S_SIMPLE nd => nd
472 :     | S_IF{cond, ...} => raise Fail "tail of IF"
473 :     | S_LOOP{hdr, ...} => raise Fail "tail of LOOP"
474 :     (* end case *))
475 :     (* statement constructor functions *)
476 :     fun new (kind, next) = STM{
477 : jhr 137 id = Stamp.new(),
478 : jhr 188 props = PropList.newHolder(),
479 : jhr 256 kind = kind,
480 :     next = next
481 : jhr 137 }
482 : jhr 256 val dummy = new (S_SIMPLE(Node.dummy), NONE)
483 :     fun mkENTRY next = new (S_SIMPLE(Node.mkENTRY ()), next)
484 :     fun mkJOIN (phis, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkJOIN phis), next)
485 :     fun mkIF (cond, thenBranch, elseBranch, next) = let
486 :     val cond = Node.mkCOND {
487 :     cond = cond,
488 :     trueBranch = entry thenBranch,
489 :     falseBranch = entry elseBranch
490 :     }
491 :     in
492 :     Node.setPred (entry thenBranch, cond);
493 :     Node.setPred (entry elseBranch, cond);
494 :     new (S_IF{cond = cond, thenBranch = thenBranch, elseBranch = elseBranch}, next)
495 :     end
496 :     fun mkBLOCK (body, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkBLOCK body), next)
497 :     fun mkNEW (actor, args, next) = new (S_SIMPLE(Node.mkNEW{actor=actor, args=args}), next)
498 :     fun mkDIE () = new (S_SIMPLE(Node.mkDIE ()), NONE)
499 :     fun mkSTABILIZE () = new (S_SIMPLE(Node.mkSTABILIZE ()), NONE)
500 :     fun mkEXIT () = new (S_SIMPLE(Node.mkEXIT ()), NONE)
501 : jhr 283 (* properties *)
502 :     fun newProp initFn =
503 :     PropList.newProp (fn (STM{props, ...}) => props, initFn)
504 :     fun newFlag () =
505 :     PropList.newFlag (fn (STM{props, ...}) => props)
506 : jhr 256 end
507 : jhr 137
508 : jhr 199 structure Var =
509 :     struct
510 :     fun new name = V{
511 :     name = name,
512 :     id = Stamp.new(),
513 :     useCnt = ref 0,
514 :     props = PropList.newHolder()
515 :     }
516 :     fun same (V{id=a, ...}, V{id=b, ...}) = Stamp.same(a, b)
517 :     fun compare (V{id=a, ...}, V{id=b, ...}) = Stamp.compare(a, b)
518 :     fun hash (V{id, ...}) = Stamp.hash id
519 :     fun toString (V{name, id, ...}) = name ^ Stamp.toString id
520 : jhr 283 (* properties *)
521 :     fun newProp initFn =
522 :     PropList.newProp (fn (V{props, ...}) => props, initFn)
523 :     fun newFlag () =
524 :     PropList.newFlag (fn (V{props, ...}) => props)
525 : jhr 199 local
526 :     structure V =
527 :     struct
528 :     type ord_key = var
529 :     val compare = compare
530 :     end
531 :     in
532 :     structure Map = RedBlackMapFn (V)
533 :     structure Set = RedBlackSetFn (V)
534 :     end
535 :     structure Tbl = HashTableFn (
536 :     struct
537 :     type hash_key = var
538 :     val hashVal = hash
539 :     val sameKey = same
540 :     end)
541 :     end
542 : jhr 197
543 : jhr 319 (* DFS sorting of the graph rooted at the entry to a statement; the resulting list will
544 :     * be in preorder with parents before children.
545 :     *)
546 : jhr 257 fun sortNodes stmt = let
547 :     val {getFn, setFn} = PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
548 :     fun dfs (nd, l) =
549 :     if getFn nd
550 :     then l
551 :     else (
552 :     setFn (nd, true);
553 :     nd :: List.foldl dfs l (Node.succs nd))
554 : jhr 319 val nodes = dfs (Stmt.entry stmt, [])
555 : jhr 257 in
556 : jhr 319 List.app (fn nd => setFn(nd, false)) nodes;
557 :     nodes
558 : jhr 257 end
559 :    
560 : jhr 341 (* apply a function to all of the nodes in the graph rooted at the entry to the statement *)
561 :     fun applyToNodes (f : node -> unit) stmt = let
562 :     val {getFn, setFn} = PropList.newFlag (fn (ND{props, ...}) => props)
563 :     fun dfs (nd, l) =
564 :     if getFn nd
565 :     then l
566 :     else (
567 :     f nd; (* visit *)
568 :     setFn (nd, true);
569 :     nd :: List.foldl dfs l (Node.succs nd))
570 :     val nodes = dfs (Stmt.entry stmt, [])
571 :     in
572 :     List.app (fn nd => setFn(nd, false)) nodes
573 :     end
574 :    
575 : jhr 124 end

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