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[diderot] Diff of /trunk/src/compiler/typechecker/typechecker.sml
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Diff of /trunk/src/compiler/typechecker/typechecker.sml

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trunk/src/typechecker/typechecker.sml revision 96, Thu May 27 17:57:31 2010 UTC trunk/src/compiler/typechecker/typechecker.sml revision 1640, Wed Nov 16 02:19:51 2011 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* typechecker.sml  (* typechecker.sml
2   *   *
3   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4   * All rights reserved.   * All rights reserved.
5     *
6     * TODO:
7     *      check that variables are not redefined in the same scope
8     *      int --> real type promotion
9     *      sequence operations
10   *)   *)
11    
12  structure Typechecker : sig  structure Typechecker : sig
# Line 12  Line 17 
17    
18    end = struct    end = struct
19    
20        structure BV = BasisVars
21      structure PT = ParseTree      structure PT = ParseTree
22      structure Ty = Types      structure Ty = Types
23      structure TU = TypeUtil      structure TU = TypeUtil
24      structure U = Util      structure U = Util
25    
26      exception Error      datatype scope = GlobalScope | StrandScope | MethodScope | InitScope
27    
28        type env = {
29            scope : scope,
30            bindings : Error.location AtomMap.map,
31            env : Env.env
32          }
33    
34      type context = Error.err_stream * Error.span      type context = Error.err_stream * Error.span
35    
36      (* start a new scope *)
37        fun strandScope {scope, bindings, env} =
38              {scope=StrandScope, bindings=AtomMap.empty, env=env}
39        fun methodScope {scope, bindings, env} =
40              {scope=MethodScope, bindings=AtomMap.empty, env=env}
41        fun initScope {scope, bindings, env} =
42              {scope=InitScope, bindings=AtomMap.empty, env=env}
43        fun blockScope {scope, bindings, env} =
44              {scope=scope, bindings=AtomMap.empty, env=env}
45    
46        fun inStrand {scope=StrandScope, bindings, env} = true
47          | inStrand {scope=MethodScope, ...} = true
48          | inStrand _ = false
49    
50        fun insertLocal ({scope, bindings, env}, cxt, x, x') = {
51                scope=scope,
52                bindings = AtomMap.insert(bindings, x, Error.location cxt),
53                env=Env.insertLocal(env, x, x')
54              }
55        fun insertGlobal ({scope, bindings, env}, cxt, x, x') = {
56                scope=scope,
57                bindings = AtomMap.insert(bindings, x, Error.location cxt),
58                env=Env.insertGlobal(env, x, x')
59              }
60    
61        exception Error
62    
63      fun withContext ((errStrm, _), {span, tree}) =      fun withContext ((errStrm, _), {span, tree}) =
64            ((errStrm, span), tree)            ((errStrm, span), tree)
65      fun withEnvAndContext (env, (errStrm, _), {span, tree}) =      fun withEnvAndContext (env, (errStrm, _), {span, tree}) =
# Line 48  Line 87 
87              error(cxt, List.map tok2str toks)              error(cxt, List.map tok2str toks)
88            end            end
89    
90        fun checkForRedef (env : env, cxt : context, x) = (case AtomMap.find(#bindings env,x)
91               of SOME loc => err (cxt, [
92                      S "redefinition of ", A x, S ", previous definition at ",
93                      S(Error.locToString loc)
94                    ])
95                | NONE => ()
96              (* end case *))
97    
98      val realZero = AST.E_Lit(Literal.Float(FloatLit.zero true))      val realZero = AST.E_Lit(Literal.Float(FloatLit.zero true))
99    
100    (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)    (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)
101      fun checkDiff (cxt, k) =      fun checkDiff (cxt, k) =
102            if (k < 0)            if (k < 0)
103              then raise Fail "differentiation must be >= 0"              then err (cxt, [S "differentiation must be >= 0"])
104              else Ty.DiffConst(IntInf.toInt k)              else Ty.DiffConst(IntInf.toInt k)
105    
106    (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)    (* check a dimension, which must be 1, 2 or 3 *)
107      fun checkDim (cxt, d) =      fun checkDim (cxt, d) =
108            if (d <= 0)            if (d < 1) orelse (3 < d)
109              then raise Fail "invalid dimension; must be > 0"              then err (cxt, [S "invalid dimension; must be 1, 2, or 3"])
110              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
111    
112    (* check a shape *)    (* check a shape *)
113      fun checkShape (cxt, shape) = let      fun checkShape (cxt, shape) = let
114            fun chkDim d = if (d < 1)            fun checkDim d =
115                  then raise Fail "invalid shape dimension; must be >= 1"                  if (d <= 1)
116                      then err (cxt, [S "invalid tensor-shape dimension; must be > 1"])
117                  else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)                  else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
118            in            in
119              Ty.Shape(List.map chkDim shape)              Ty.Shape(List.map checkDim shape)
120            end            end
121    
122    (* check the well-formedness of a type and translate it to an AST type *)    (* check the well-formedness of a type and translate it to an AST type *)
# Line 91  Line 139 
139                    dim = checkDim (cxt, dim),                    dim = checkDim (cxt, dim),
140                    shape = checkShape (cxt, shape)                    shape = checkShape (cxt, shape)
141                  }                  }
142              | PT.T_Array(ty, dims) => raise Fail "Array type"              | PT.T_Seq(ty, dim) => let
143                    val ty = checkTy(cxt, ty)
144                    in
145                      if TU.isValueType ty
146                        then Ty.T_Sequence(ty, checkDim (cxt, dim))
147                        else err(cxt, [S "elements of sequence types must be value types"])
148                    end
149            (* end case *))            (* end case *))
150    
151      fun checkLit lit = (case lit      fun checkLit lit = (case lit
# Line 104  Line 158 
158    (* resolve overloading: we use a simple scheme that selects the first operator in the    (* resolve overloading: we use a simple scheme that selects the first operator in the
159     * list that matches the argument types.     * list that matches the argument types.
160     *)     *)
161      fun resolveOverload (cxt, rator, argTys, args, candidates) = let      fun resolveOverload (_, rator, _, _, []) = raise Fail(concat[
162                "resolveOverload: \"", Atom.toString rator, "\" has no candidates"
163              ])
164          | resolveOverload (cxt, rator, argTys, args, candidates) = let
165            fun tryCandidates [] = err(cxt, [            fun tryCandidates [] = err(cxt, [
166                    S "unable to resolve overloaded operator \"", A rator, S "\"\n",                    S "unable to resolve overloaded operator \"", A rator, S "\"\n",
167                    S "  argument type is: ", TYS argTys, S "\n"                    S "  argument type is: ", TYS argTys, S "\n"
# Line 121  Line 178 
178            end            end
179    
180    (* typecheck an expression and translate it to AST *)    (* typecheck an expression and translate it to AST *)
181      fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e      fun checkExpr (env : env, cxt, e) = (case e
182             of PT.E_Mark m => checkExpr (withEnvAndContext (env, cxt, m))             of PT.E_Mark m => checkExpr (withEnvAndContext (env, cxt, m))
183              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (#env env, x)
184                   of SOME x' => let                   of SOME x' => (AST.E_Var x', Var.monoTypeOf x')
                       val (args, ty) = Util.instantiate(Var.typeOf x')  
                       in  
                         (AST.E_Var(x', args, ty), ty)  
                       end  
185                    | NONE => err(cxt, [S "undeclared variable ", A x])                    | NONE => err(cxt, [S "undeclared variable ", A x])
186                  (* end case *))                  (* end case *))
187              | PT.E_Lit lit => checkLit lit              | PT.E_Lit lit => checkLit lit
# Line 138  Line 191 
191                  in                  in
192                    case (ty1, ty2)                    case (ty1, ty2)
193                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
194                          (AST.E_Cond(e1', AST.E_Lit(Literal.Bool true), e2'), Ty.T_Bool)                          (AST.E_Cond(e1', AST.E_Lit(Literal.Bool true), e2', Ty.T_Bool), Ty.T_Bool)
195                      | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"                      | _ => err (cxt, [S "arguments to \"||\" must have bool type"])
196                    (* end case *)                    (* end case *)
197                  end                  end
198              | PT.E_AndAlso(e1, e2) => let              | PT.E_AndAlso(e1, e2) => let
# Line 148  Line 201 
201                  in                  in
202                    case (ty1, ty2)                    case (ty1, ty2)
203                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
204                          (AST.E_Cond(e1', e2', AST.E_Lit(Literal.Bool false)), Ty.T_Bool)                          (AST.E_Cond(e1', e2', AST.E_Lit(Literal.Bool false), Ty.T_Bool), Ty.T_Bool)
205                      | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"                      | _ => err (cxt, [S "arguments to \"&&\" must have bool type"])
206                      (* end case *)
207                    end
208                | PT.E_Cond(e1, cond, e2) => let
209                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
210                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
211                    in
212                      case checkExpr(env, cxt, cond)
213                       of (cond', Ty.T_Bool) =>
214                            if U.matchType(ty1, ty2)
215                              then (AST.E_Cond(cond', e1', e2', ty1), ty1)
216                              else err (cxt, [
217                                  S "type do not match in conditional expression\n",
218                                  S "  true branch:  ", TY ty1, S "\n",
219                                  S "  false branch: ", TY ty2
220                                ])
221                        | (_, ty') => err (cxt, [S "expected bool type, but found ", TY ty'])
222                    (* end case *)                    (* end case *)
223                  end                  end
224              | PT.E_BinOp(e1, rator, e2) => let              | PT.E_BinOp(e1, rator, e2) => let
225                  val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)                  val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
226                  val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)                  val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
227                  in                  in
228                    case Basis.findOp rator                    if Atom.same(rator, BasisNames.op_dot)
229                        (* we have to handle inner product as a special case, because out type
230                         * system cannot express the constraint that the type is
231                         *     ALL[sigma1, d1, sigma2] . tensor[sigma1, d1] * tensor[d1, sigma2] -> tensor[sigma1, sigma2]
232                         *)
233                        then (case (TU.prune ty1, TU.prune ty2)
234                           of (Ty.T_Tensor(s1 as Ty.Shape(dd1 as _::_)), Ty.T_Tensor(s2 as Ty.Shape(d2::dd2))) => let
235                                val (dd1, d1) = let
236                                      fun splitLast (prefix, [d]) = (List.rev prefix, d)
237                                        | splitLast (prefix, d::dd) = splitLast (d::prefix, dd)
238                                        | splitLast (_, []) = raise Fail "impossible"
239                                      in
240                                        splitLast ([], dd1)
241                                      end
242                                val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf BV.op_inner)
243                                val resTy = Ty.T_Tensor(Ty.Shape(dd1@dd2))
244                                in
245                                  if U.matchDim(d1, d2)
246                                  andalso U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
247                                  andalso U.matchType(rngTy, resTy)
248                                    then (AST.E_Apply(BV.op_inner, tyArgs, [e1', e2'], rngTy), rngTy)
249                                    else err (cxt, [
250                                        S "type error for arguments of binary operator \"•\"\n",
251                                        S "  found: ", TYS[ty1, ty2], S "\n"
252                                      ])
253                                end
254                           | (ty1, ty2) => err (cxt, [
255                                  S "type error for arguments of binary operator \"•\"\n",
256                                  S "  found: ", TYS[ty1, ty2], S "\n"
257                                ])
258                          (* end case *))
259                        else (case Env.findFunc (#env env, rator)
260                     of [rator] => let                     of [rator] => let
261                          val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)                          val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
262                          in                          in
# Line 165  Line 265 
265                              else err (cxt, [                              else err (cxt, [
266                                  S "type error for binary operator \"", V rator, S "\"\n",                                  S "type error for binary operator \"", V rator, S "\"\n",
267                                  S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",                                  S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",
268                                  S "  but found: ", TYS[ty1, ty2], S "\n"                                      S "  but found: ", TYS[ty1, ty2]
269                                ])                                ])
270                          end                          end
271                      | ovldList => resolveOverload (cxt, rator, [ty1, ty2], [e1', e2'], ovldList)                      | ovldList => resolveOverload (cxt, rator, [ty1, ty2], [e1', e2'], ovldList)
272                    (* end case *)                        (* end case *))
273                  end                  end
274              | PT.E_UnaryOp(rator, e) => let              | PT.E_UnaryOp(rator, e) => let
275                  val (e', ty) = checkExpr(env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr(env, cxt, e)
276                  in                  in
277                    case Basis.findOp rator                    case Env.findFunc (#env env, rator)
278                     of [rator] => let                     of [rator] => let
279                          val (tyArgs, Ty.T_Fun([domTy], rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)                          val (tyArgs, Ty.T_Fun([domTy], rngTy)) = U.instantiate(Var.typeOf rator)
280                          in                          in
281                            if U.matchType(domTy, ty)                            if U.matchType(domTy, ty)
282                              then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e'], rngTy), rngTy)                              then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e'], rngTy), rngTy)
283                              else err (cxt, [                              else err (cxt, [
284                                  S "type error for unary operator \"", V rator, S "\"\n",                                  S "type error for unary operator \"", V rator, S "\"\n",
285                                  S "  expected:  ", TY domTy, S "\n",                                  S "  expected:  ", TY domTy, S "\n",
286                                  S "  but found: ", TY ty, S "\n"                                  S "  but found: ", TY ty
287                                ])                                ])
288                          end                          end
289                      | ovldList => resolveOverload (cxt, rator, [ty], [e'], ovldList)                      | ovldList => resolveOverload (cxt, rator, [ty], [e'], ovldList)
290                    (* end case *)                    (* end case *)
291                  end                  end
292              | PT.E_Tuple args => let              | PT.E_Slice(e, indices) => let
293                  val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
294                    fun checkIndex NONE = NONE
295                      | checkIndex (SOME e) = let
296                          val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
297                  in                  in
298                    raise Fail "E_Tuple not yet implemented"                          if U.matchType(ty, Ty.T_Int)
299                              then (SOME e')
300                              else err (cxt, [
301                                  S "type error in index expression\n",
302                                  S "  expected int, but found: ", TY ty
303                                ])
304                  end                  end
305              | PT.E_Apply(f, args) => let                  val indices' = List.map checkIndex indices
306                    val order = List.length indices'
307                    val expectedTy = TU.mkTensorTy order
308                    val resultTy = TU.slice(expectedTy, List.map Option.isSome indices')
309                    in
310                      if U.matchType(ty, expectedTy)
311                        then ()
312                        else err (cxt, [
313                            S "type error in slice operation\n",
314                            S "  expected:  ", S(Int.toString order), S "-order tensor\n",
315                            S "  but found: ", TY ty
316                          ]);
317                      (AST.E_Slice(e', indices', resultTy), resultTy)
318                    end
319                | PT.E_Subscript(e1, e2) => let
320                    val (e1', ty1) = checkExpr (env, cxt, e1)
321                    val (e2', ty2) = checkExpr (env, cxt, e2)
322                    val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf BV.subscript)
323                    in
324                      if U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
325                        then let
326                          val exp = AST.E_Apply(BasisVars.subscript, tyArgs, [e1', e2'], rngTy)
327                          in
328                            (exp, rngTy)
329                          end
330                        else err (cxt, [
331                            S "type error for sequence subscript\n",
332                            S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",
333                            S "  but found: ", TYS[ty1, ty2]
334                          ])
335                    end
336                | PT.E_Apply(e, args) => let
337                    fun stripMark (PT.E_Mark{tree, ...}) = stripMark tree
338                      | stripMark e = e
339                  val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)                  val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
340                    fun checkFieldApp (e1', ty1) = (case (args, tys)
341                           of ([e2'], [ty2]) => let
342                                val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =
343                                      Util.instantiate(Var.typeOf BV.op_at)
344                                in
345                                  if U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
346                                    then (AST.E_Apply(BV.op_at, tyArgs, [e1', e2'], rngTy), rngTy)
347                                    else err (cxt, [
348                                        S "type error for field application\n",
349                                        S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",
350                                        S "  but found: ", TYS[ty1, ty2]
351                                      ])
352                                end
353                            | _ => err(cxt, [S "badly formed field application"])
354                          (* end case *))
355                  in                  in
356                    case Env.findVar (env, f)                    case stripMark e
357                     of SOME f => (case Util.instantiate(Var.typeOf f)                     of PT.E_Var f => (case Env.findVar (#env env, f)
358                             of SOME f' => checkFieldApp (AST.E_Var f', Var.monoTypeOf f')
359                              | NONE => (case Env.findFunc (#env env, f)
360                                   of [] => err(cxt, [S "unknown function ", A f])
361                                    | [f] =>
362                                        if (inStrand env) andalso (Basis.isRestricted f)
363                                          then err(cxt, [
364                                              S "use of restricted operation ", V f,
365                                              S " in strand body"
366                                            ])
367                                          else (case Util.instantiate(Var.typeOf f)
368                           of (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =>                           of (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =>
369                                if U.matchTypes(domTy, tys)                                if U.matchTypes(domTy, tys)
370                                  then (AST.E_Apply(f, tyArgs, args, rngTy), rngTy)                                  then (AST.E_Apply(f, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
371                                  else err(cxt, [                                  else err(cxt, [
372                                      S "type error in application of ", V f, S "\n",                                      S "type error in application of ", V f, S "\n",
373                                      S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",                                      S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",
374                                      S "  but found: ", TYS tys, S "\n"                                                      S "  but found: ", TYS tys
375                                    ])                                    ])
376                            | _ => raise Fail "application of non-function"                                            | _ => err(cxt, [S "application of non-function ", V f])
377                                            (* end case *))
378                                    | ovldList => resolveOverload (cxt, f, tys, args, ovldList)
379                          (* end case *))                          (* end case *))
380                      | NONE => raise Fail "unknown function"                            (* end case *))
381                        | _ => checkFieldApp (checkExpr (env, cxt, e))
382                    (* end case *)                    (* end case *)
383                  end                  end
384                | PT.E_Tuple args => let
385                    val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
386                    in
387                      raise Fail "E_Tuple not yet implemented" (* FIXME *)
388                    end
389                | PT.E_Sequence args => let
390                    val (args, ty::tys) = checkExprList (env, cxt, args)
391                    in
392                      if TU.isValueType(TU.pruneHead ty)
393                        then let
394                          fun chkTy ty' = U.matchType(ty, ty')
395                          val resTy = Ty.T_Sequence(ty, Ty.DimConst(List.length args))
396                          in
397                            if List.all chkTy tys
398                              then (AST.E_Cons args, resTy)
399                              else err(cxt, [S "arguments of sequence expression must have same type"])
400                          end
401                        else err(cxt, [S "sequence expression of non-value argument type"])
402                    end
403              | PT.E_Cons args => let              | PT.E_Cons args => let
404                  val (args, ty::tys) = checkExprList (env, cxt, args)                  val (args, ty::tys) = checkExprList (env, cxt, args)
405                  in                  in
406                    case TU.pruneHead ty                    case TU.pruneHead ty
407                     of Ty.T_Tensor shape => let                     of ty as Ty.T_Tensor shape => let
408                            val Ty.Shape dd = TU.pruneShape shape (* NOTE: this may fail if we allow user polymorphism *)
409                          fun chkTy ty' = U.matchType(ty, ty')                          fun chkTy ty' = U.matchType(ty, ty')
410                          val resTy = Ty.T_Tensor(Ty.shapeExt(shape, Ty.DimConst(List.length args)))                          val resTy = Ty.T_Tensor(Ty.Shape(Ty.DimConst(List.length args) :: dd))
411                          in                          in
412                            if List.all chkTy tys                            if List.all chkTy tys
413                              then (AST.E_Cons args, resTy)                              then (AST.E_Cons args, resTy)
414                              else raise Fail "arguments of tensor construction must have same type"                              else err(cxt, [S "arguments of tensor construction must have same type"])
415                          end                          end
416                      | _ => raise Fail "Invalid argument type for tensor construction"                      | _ => err(cxt, [S "Invalid argument type for tensor construction"])
417                    (* end case *)                    (* end case *)
418                  end                  end
419              | PT.E_Real e => (case checkExpr (env, cxt, e)              | PT.E_Real e => (case checkExpr (env, cxt, e)
420                   of (e', Ty.T_Int) =>                   of (e', Ty.T_Int) =>
421                        (AST.E_Apply(BasisVars.i2r, [], [e'], Ty.realTy), Ty.realTy)                        (AST.E_Apply(BV.i2r, [], [e'], Ty.realTy), Ty.realTy)
422                    | _ => raise Fail "argument of real conversion must be int"                    | _ => err(cxt, [S "argument of real conversion must be int"])
423                  (* end case *))                  (* end case *))
424                | PT.E_Id d => let
425                    val (tyArgs, Ty.T_Fun(_, rngTy)) =
426                          Util.instantiate(Var.typeOf(BV.identity))
427                    in
428                      if U.matchType(Ty.T_Tensor(checkShape(cxt, [d,d])), rngTy)
429                        then (AST.E_Apply(BV.identity, tyArgs, [], rngTy), rngTy)
430                        else raise Fail "impossible"
431                    end
432                | PT.E_Zero dd => let
433                    val (tyArgs, Ty.T_Fun(_, rngTy)) =
434                          Util.instantiate(Var.typeOf(BV.zero))
435                    in
436                      if U.matchType(Ty.T_Tensor(checkShape(cxt, dd)), rngTy)
437                        then (AST.E_Apply(BV.zero, tyArgs, [], rngTy), rngTy)
438                        else raise Fail "impossible"
439                    end
440            (* end case *))            (* end case *))
441    
442    (* typecheck a list of expressions returning a list of AST expressions and a list    (* typecheck a list of expressions returning a list of AST expressions and a list
# Line 254  Line 459 
459                  val x' = Var.new (x, kind, ty)                  val x' = Var.new (x, kind, ty)
460                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
461                  in                  in
462  (* FIXME: check types *)  (* FIXME: this check is not flexible enough; should allow lhs type to support
463                    (x, x', e')   * fewer levels of differentiation than rhs provides.
464     *)
465                      if U.matchType(ty, ty')
466                        then (x, x', e')
467                        else err(cxt, [
468                            S "type of variable ", A x,
469                            S " does not match type of initializer\n",
470                            S "  expected: ", TY ty, S "\n",
471                            S "  but found: ", TY ty'
472                          ])
473                  end                  end
474            (* end case *))            (* end case *))
475    
# Line 270  Line 484 
484                          chk (env', ss, s'::stms)                          chk (env', ss, s'::stms)
485                        end                        end
486                  in                  in
487                    (chk (env, stms, []), env)                    (chk (blockScope env, stms, []), env)
488                  end                  end
489              | PT.S_Decl vd => let              | PT.S_Decl vd => let
490                  val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)                  val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)
491                  in                  in
492                    (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), Env.insertLocal(env, x, x'))                    checkForRedef (env, cxt, x);
493                      (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), insertLocal(env, cxt, x, x'))
494                  end                  end
495              | PT.S_IfThen(e, s) => let              | PT.S_IfThen(e, s) => let
496                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
# Line 284  Line 499 
499                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
500                    case ty                    case ty
501                     of Ty.T_Bool => ()                     of Ty.T_Bool => ()
502                      | _ => raise Fail "condition not boolean type"                      | _ => err(cxt, [S "condition not boolean type"])
503                    (* end case *);                    (* end case *);
504                    (AST.S_IfThenElse(e', s', AST.S_Block[]), env)                    (AST.S_IfThenElse(e', s', AST.S_Block[]), env)
505                  end                  end
# Line 296  Line 511 
511                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
512                    case ty                    case ty
513                     of Ty.T_Bool => ()                     of Ty.T_Bool => ()
514                      | _ => raise Fail "condition not boolean type"                      | _ => err(cxt, [S "condition not boolean type"])
515                    (* end case *);                    (* end case *);
516                    (AST.S_IfThenElse(e', s1', s2'), env)                    (AST.S_IfThenElse(e', s1', s2'), env)
517                  end                  end
518              | PT.S_Assign(x, e) => (case Env.findVar (env, x)              | PT.S_Assign(x, e) => (case Env.findVar (#env env, x)
519                   of NONE => raise Fail "undefined variable"                   of NONE => err(cxt, [
520                            S "undefined variable ", A x
521                          ])
522                    | SOME x' => let                    | SOME x' => let
523                        val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)  (* FIXME: check for polymorphic variables *)
524                          val ([], ty) = Var.typeOf x'
525                          val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
526                        in                        in
527  (* FIXME: check types *)                          if U.matchType(ty, ty')
528                              then (x, x', e')
529                              else err(cxt, [
530                                  S "type of assigned variable ", A x,
531                                  S " does not match type of rhs\n",
532                                  S "  expected: ", TY ty, S "\n",
533                                  S "  but found: ", TY ty'
534                                ]);
535                        (* check that x' is mutable *)                        (* check that x' is mutable *)
536                          case Var.kindOf x'                          case Var.kindOf x'
537                           of Var.ActorStateVar => ()                           of Var.StrandStateVar => ()
538                              | Var.StrandOutputVar => ()
539                            | Var.LocalVar => ()                            | Var.LocalVar => ()
540                            | _ => raise Fail "assignment to immutable variable"                            | _ => err(cxt, [
541                                    S "assignment to immutable variable ", A x
542                                  ])
543                          (* end case *);                          (* end case *);
544                          (AST.S_Assign(x', e'), env)                          (AST.S_Assign(x', e'), env)
545                        end                        end
546                  (* end case *))                  (* end case *))
547              | PT.S_New(actor, args) => let              | PT.S_OpAssign(x, rator, e) => (case Env.findVar (#env env, x)
548                     of SOME x' => let
549                          val e1' = AST.E_Var x'
550                          val ty1 = Var.monoTypeOf x'
551                          val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e)
552                          val ovldList = Env.findFunc (#env env, rator)
553                          val (rhs, _) = resolveOverload (cxt, rator, [ty1, ty2], [e1', e2'], ovldList)
554                          in
555                            (AST.S_Assign(x', rhs), env)
556                          end
557                      | NONE => err(cxt, [S "undeclared variable ", A x, S " on lhs of ", A rator])
558                    (* end case *))
559                | PT.S_New(strand, args) => let
560                  val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args                  val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args
561                  val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'                  val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'
562                  in                  in
563  (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)                    case #scope env
564                    (AST.S_New(actor, args'), env)                     of MethodScope => ()
565                        | InitScope => ()
566                        | _ => err(cxt, [S "invalid scope for new strand"])
567                      (* end case *);
568    (* FIXME: check that strand is defined and has the argument types match *)
569                      (AST.S_New(strand, args'), env)
570                    end
571                | PT.S_Die => (
572                    case #scope env
573                     of MethodScope => ()
574                      | _ => err(cxt, [S "\"die\" statment outside of method"])
575                    (* end case *);
576                    (AST.S_Die, env))
577                | PT.S_Stabilize => (
578                    case #scope env
579                     of MethodScope => ()
580                      | _ => err(cxt, [S "\"stabilize\" statment outside of method"])
581                    (* end case *);
582                    (AST.S_Stabilize, env))
583                | PT.S_Print args => let
584                    fun chkArg e = let
585                          val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
586                          in
587                            if TU.isValueType ty
588                              then ()
589                              else err(cxt, [
590                                  S "expected value type in print, but found ", TY ty
591                               ]);
592                            e'
593                          end
594                    val args' = List.map chkArg args
595                    in
596                      (AST.S_Print args', env)
597                  end                  end
             | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)  
             | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)  
598            (* end case *))            (* end case *))
599    
600      fun checkParams (env, cxt, params) = let      fun checkParams (env, cxt, params) = let
601            fun chkParam (env, cxt, param) = (case param            fun chkParam (env, cxt, param) = (case param
602                   of PT.P_Mark m => chkParam (withEnvAndContext (env, cxt, m))                   of PT.P_Mark m => chkParam (withEnvAndContext (env, cxt, m))
603                    | PT.P_Param(ty, x) => let                    | PT.P_Param(ty, x) => let
604                        val x' = Var.new(x, AST.ActorParam, checkTy (cxt, ty))                        val x' = Var.new(x, AST.StrandParam, checkTy (cxt, ty))
605                        in                        in
606                          (x', Env.insertLocal(env, x, x'))                          checkForRedef (env, cxt, x);
607                            (x', insertLocal(env, cxt, x, x'))
608                        end                        end
609                  (* end case *))                  (* end case *))
610            fun chk (param, (xs, env)) = let            fun chk (param, (xs, env)) = let
# Line 348  Line 620 
620      fun checkMethod (env, cxt, meth) = (case meth      fun checkMethod (env, cxt, meth) = (case meth
621             of PT.M_Mark m => checkMethod (withEnvAndContext (env, cxt, m))             of PT.M_Mark m => checkMethod (withEnvAndContext (env, cxt, m))
622              | PT.M_Method(name, body) => let              | PT.M_Method(name, body) => let
623                  val (body, _) = checkStmt(env, cxt, body)                  val (body, _) = checkStmt(methodScope env, cxt, body)
624                  in                  in
625                    AST.M_Method(name, body)                    AST.M_Method(name, body)
626                  end                  end
627            (* end case *))            (* end case *))
628    
629      fun checkActor (env, cxt, {name, params, state, methods}) = let      fun checkStrand (env, cxt, {name, params, state, methods}) = let
630          (* check the actor parameters *)          (* check the strand parameters *)
631            val (params, env) = checkParams (env, cxt, params)            val (params, env) = checkParams (env, cxt, params)
632          (* check the actor state variable definitions *)          (* check the strand state variable definitions *)
633            val (vds, env) = let            val (vds, env) = let
634                  fun checkStateVar (vd, (vds, env)) = let                  fun checkStateVar ((isOut, vd), (vds, env)) = let
635                        val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, AST.ActorStateVar, vd)                        val kind = if isOut then AST.StrandOutputVar else AST.StrandStateVar
636                        in                        val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, kind, vd)
637                          (AST.VD_Decl(x', e')::vds, Env.insertLocal(env, x, x'))                        in
638                          (* check that output variables have value types *)
639                            if isOut andalso not(TU.isValueType(Var.monoTypeOf x'))
640                              then err(cxt, [
641                                  S "output variable ", V x', S " has non-value type ",
642                                  TY(Var.monoTypeOf x')
643                                ])
644                              else ();
645                            checkForRedef (env, cxt, x);
646                            (AST.VD_Decl(x', e')::vds, insertLocal(env, cxt, x, x'))
647                        end                        end
648                  val (vds, env) = List.foldl checkStateVar ([], env) state                  val (vds, env) = List.foldl checkStateVar ([], env) state
649                  in                  in
650                    (List.rev vds, env)                    (List.rev vds, env)
651                  end                  end
652          (* check the actor methods *)          (* check the strand methods *)
653            val methods = List.map (fn m => checkMethod (env, cxt, m)) methods            val methods = List.map (fn m => checkMethod (env, cxt, m)) methods
654            in          (* get the list of methods defined by the user *)
655              AST.D_Actor{name = name, params = params, state = vds, methods = methods}            val methodNames = List.map (fn (AST.M_Method(name, _)) => name) methods
656            (* if the stabilize method is not provided, add one *)
657              val methods = if List.exists (fn StrandUtil.Stabilize => true | _ => false) methodNames
658                    then methods
659                    else methods @ [AST.M_Method(StrandUtil.Stabilize, AST.S_Block[])]
660              in
661    (* FIXME: should check for duplicate method definitions *)
662                if not(List.exists (fn StrandUtil.Update => true | _ => false) methodNames)
663                  then err(cxt, [S "strand ", A name, S " is missing an update method"])
664                  else ();
665                AST.D_Strand{name = name, params = params, state = vds, methods = methods}
666            end            end
667    
668      fun checkCreate (env, cxt, PT.C_Mark m) = checkCreate (withEnvAndContext (env, cxt, m))      fun checkCreate (env, cxt, PT.C_Mark m) = checkCreate (withEnvAndContext (env, cxt, m))
669        | checkCreate (env, cxt, PT.C_Create(actor, args)) = let        | checkCreate (env, cxt, PT.C_Create(strand, args)) = let
670            val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)            val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
671            in            in
672  (* FIXME: check against actor definition *)  (* FIXME: check against strand definition *)
673              AST.C_Create(actor, args)              AST.C_Create(strand, args)
674            end            end
675    
676        fun checkIters (env0, cxt, iters) = let
677            (* check an iteration range specification from the initially clause.  We do the checking
678             * of the expressions using env0, which does not have any of the iteration variables in
679             * it (the iteration is rectangular), but we also accumulate the iteration bindings,
680             * which are used to create the final environment for checking the create call.
681             *)
682      fun checkIter (env, cxt, PT.I_Mark m) = checkIter (withEnvAndContext (env, cxt, m))      fun checkIter (env, cxt, PT.I_Mark m) = checkIter (withEnvAndContext (env, cxt, m))
683        | checkIter (env, cxt, PT.I_Range(x, e1, e2)) = let        | checkIter (env, cxt, PT.I_Range(x, e1, e2)) = let
684            val (e1', ty1) = checkExpr (env, cxt, e1)            val (e1', ty1) = checkExpr (env, cxt, e1)
685            val (e2', ty2) = checkExpr (env, cxt, e2)            val (e2', ty2) = checkExpr (env, cxt, e2)
686            val x' = Var.new(x, Var.LocalVar, Ty.T_Int)            val x' = Var.new(x, Var.LocalVar, Ty.T_Int)
           val env' = Env.insertLocal(env, x, x')  
687            in            in
688              case (ty1, ty2)              case (ty1, ty2)
689               of (Ty.T_Int, Ty.T_Int) => (AST.I_Range(x', e1', e2'), env')                     of (Ty.T_Int, Ty.T_Int) => (AST.I_Range(x', e1', e2'), (x, x'))
690                | _ => err(cxt, [                | _ => err(cxt, [
691                      S "range expressions must have integer type\n",                      S "range expressions must have integer type\n",
692                      S "  but found: ", TY ty1, S " .. ", TY ty2, S "\n"                            S "  but found: ", TY ty1, S " .. ", TY ty2
693                    ])                    ])
694              (* end case *)              (* end case *)
695            end            end
696              fun chk ([], iters, bindings) =
697      fun checkIters (env, cxt, iters) = let                  (List.rev iters, List.foldl (fn ((x, x'), env) => insertLocal(env, cxt, x, x')) env0 bindings)
698            fun chk (env, [], iters) = (List.rev iters, env)              | chk (iter::rest, iters, bindings) = let
699              | chk (env, iter::rest, iters) = let                  val (iter, binding) = checkIter (env0, cxt, iter)
                 val (iter, env) = checkIter (env, cxt, iter)  
700                  in                  in
701                    chk (env, rest, iter::iters)                    chk (rest, iter::iters, binding::bindings)
702                  end                  end
703            in            in
704              chk (env, iters, [])              chk (iters, [], [])
705            end            end
706    
707      fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d      fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d
708             of PT.D_Mark m => checkDecl (withEnvAndContext (env, cxt, m))             of PT.D_Mark m => checkDecl (withEnvAndContext (env, cxt, m))
709              | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let              | PT.D_Input(ty, x, desc, optExp) => let
710    (* FIXME: need to do something with the description *)
711                  val ty = checkTy(cxt, ty)                  val ty = checkTy(cxt, ty)
712                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)
713                  val dcl = (case optExp                  val dcl = (case optExp
714                         of NONE => AST.D_Input(x', NONE)                         of NONE => AST.D_Input(x', desc, NONE)
715                          | SOME e => let                          | SOME e => let
716                              val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)                              val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
717                              in                              in
718                                if U.matchType (ty, ty')                                if U.matchType (ty, ty')
719                                  then AST.D_Input(x', SOME e')                                  then AST.D_Input(x', desc, SOME e')
720                                  else err(cxt, [                                  else err(cxt, [
721                                      S "definition of ", V x', S " has wrong type\n",                                      S "definition of ", V x', S " has wrong type\n",
722                                      S "  expected:  ", TY ty, S "\n",                                      S "  expected:  ", TY ty, S "\n",
723                                      S "  but found: ", TY ty', S "\n"                                      S "  but found: ", TY ty'
724                                    ])                                    ])
725                              end                              end
726                        (* end case *))                        (* end case *))
727                  in                  in
728                    (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))                  (* check that input variables have value types *)
729                      if not(TU.isValueType ty)
730                        then err(cxt, [S "input variable ", V x', S " has non-value type ", TY ty])
731                        else ();
732                      checkForRedef (env, cxt, x);
733                      (dcl, insertGlobal(env, cxt, x, x'))
734                  end                  end
735              | PT.D_Var vd => let              | PT.D_Var vd => let
736                  val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)                  val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)
737                  in                  in
738                    (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), Env.insertGlobal(env, x, x'))                    checkForRedef (env, cxt, x);
739                      (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), insertGlobal(env, cxt, x, x'))
740                  end                  end
741              | PT.D_Actor arg => (checkActor(env, cxt, arg), env)              | PT.D_Strand arg => (checkStrand(strandScope env, cxt, arg), env)
742              | PT.D_InitialArray(create, iterators) => let              | PT.D_InitialArray(create, iterators) => let
743                    val env = initScope env
744                  val (iterators, env') = checkIters (env, cxt, iterators)                  val (iterators, env') = checkIters (env, cxt, iterators)
745                  val create = checkCreate (env', cxt, create)                  val create = checkCreate (env', cxt, create)
746                  in                  in
747                    (AST.D_InitialArray(create, iterators), env)                    (AST.D_InitialArray(create, iterators), env)
748                  end                  end
749              | PT.D_InitialCollection(create, iterators) => let              | PT.D_InitialCollection(create, iterators) => let
750                    val env = initScope env
751                  val (iterators, env') = checkIters (env, cxt, iterators)                  val (iterators, env') = checkIters (env, cxt, iterators)
752                  val create = checkCreate (env', cxt, create)                  val create = checkCreate (env', cxt, create)
753                  in                  in
# Line 451  Line 755 
755                  end                  end
756            (* end case *))            (* end case *))
757    
758      (* reorder the declarations so that the input variables come first *)
759        fun reorderDecls dcls = let
760              fun isInput (AST.D_Input _) = true
761                | isInput _ = false
762              val (inputs, others) = List.partition isInput dcls
763              in
764                inputs @ others
765              end
766    
767      fun check errStrm (PT.Program{span, tree}) = let      fun check errStrm (PT.Program{span, tree}) = let
768            val cxt = (errStrm, span)            val cxt = (errStrm, span)
769            fun chk (env, [], dcls') = AST.Program(List.rev dcls')            fun chk (env, [], dcls') = AST.Program(reorderDecls(List.rev dcls'))
770              | chk (env, dcl::dcls, dcls') = let              | chk (env, dcl::dcls, dcls') = let
771                  val (dcl', env) = checkDecl (env, cxt, dcl)                  val (dcl', env) = checkDecl (env, cxt, dcl)
772                  in                  in
773                    chk (env, dcls, dcl'::dcls')                    chk (env, dcls, dcl'::dcls')
774                  end                  end
775            in            in
776              chk (Basis.env, tree, [])              chk ({scope=GlobalScope, bindings=AtomMap.empty, env=Basis.env}, tree, [])
777            end            end
778    
779    end    end

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