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[diderot] Annotation of /trunk/src/typechecker/typechecker.sml
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Annotation of /trunk/src/typechecker/typechecker.sml

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Revision 82 - (view) (download)

1 : jhr 69 (* typechecker.sml
2 :     *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *)
6 :    
7 :     structure Typechecker : sig
8 :    
9 :     val check : ParseTree.program -> AST.program
10 :    
11 :     end = struct
12 :    
13 : jhr 70 structure PT = ParseTree
14 : jhr 69 structure Ty = Types
15 : jhr 81 structure U = Util
16 : jhr 69
17 : jhr 70 (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)
18 :     fun checkDiff (cxt, k) =
19 :     if (k < 0)
20 :     then raise Fail "differentiation must be >= 0"
21 : jhr 75 else Ty.DiffConst(IntInf.toInt k)
22 : jhr 70
23 :     (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)
24 :     fun checkDim (cxt, d) =
25 : jhr 82 if (d <= 0)
26 :     then raise Fail "invalid dimension; must be > 0"
27 : jhr 75 else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
28 : jhr 70
29 :     (* check a shape *)
30 :     fun checkShape (cxt, shape) = let
31 :     fun chkDim d = if (d < 1)
32 :     then raise Fail "invalid shape dimension; must be >= 1"
33 : jhr 75 else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
34 : jhr 70 in
35 :     Ty.Shape(List.map chkDim shape)
36 :     end
37 :    
38 : jhr 69 (* check the well-formedness of a type and translate it to an AST type *)
39 : jhr 70 fun checkTy (cxt, ty) = (case ty
40 : jhr 71 of PT.T_Mark m => checkTy(#span m, #tree m)
41 : jhr 70 | PT.T_Bool => Ty.T_Bool
42 :     | PT.T_Int => Ty.T_Int
43 :     | PT.T_Real => Ty.realTy
44 :     | PT.T_String => Ty.T_String
45 :     | PT.T_Vec n => (* NOTE: the parser guarantees that 2 <= n <= 4 *)
46 :     Ty.vecTy(IntInf.toInt n)
47 :     | PT.T_Kernel k => Ty.T_Kernel(checkDiff(cxt, k))
48 :     | PT.T_Field{diff, dim, shape} => Ty.T_Field{
49 :     diff = checkDiff (cxt, diff),
50 :     dim = checkDim (cxt, dim),
51 :     shape = checkShape (cxt, shape)
52 :     }
53 :     | PT.T_Tensor shape => Ty.T_Tensor(checkShape(cxt, shape))
54 :     | PT.T_Image{dim, shape} => Ty.T_Image{
55 :     dim = checkDim (cxt, dim),
56 :     shape = checkShape (cxt, shape)
57 :     }
58 :     | PT.T_Array(ty, dims) => raise Fail "Array type"
59 : jhr 69 (* end case *))
60 :    
61 : jhr 71 fun checkLit lit = (case lit
62 :     of (Literal.Int _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Int)
63 :     | (Literal.Float _) => (AST.E_Lit lit, Ty.realTy)
64 :     | (Literal.String s) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_String)
65 :     | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)
66 :     (* end case *))
67 :    
68 : jhr 70 (* typecheck an expression and translate it to AST *)
69 : jhr 71 fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e
70 :     of PT.E_Mark m => checkExpr (env, #span m, #tree m)
71 :     | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)
72 : jhr 81 of SOME x' => let
73 :     val (args, ty) = Util.instantiate(Var.typeOf x')
74 :     in
75 :     (AST.E_Var(x', args, ty), ty)
76 :     end
77 : jhr 71 | NONE => raise Fail "undefined variable"
78 :     (* end case *))
79 :     | PT.E_Lit lit => checkLit lit
80 : jhr 81 | PT.E_OrElse(e1, e2) => let
81 :     val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
82 :     val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
83 :     in
84 :     case (ty1, ty2)
85 :     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
86 :     (AST.E_Cond(e1', AST.E_Lit(Literal.Bool true), e2'), Ty.T_Bool)
87 :     | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
88 :     (* end case *)
89 :     end
90 :     | PT.E_AndAlso(e1, e2) => let
91 :     val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
92 :     val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
93 :     in
94 :     case (ty1, ty2)
95 :     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
96 :     (AST.E_Cond(e1', e2', AST.E_Lit(Literal.Bool false)), Ty.T_Bool)
97 :     | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
98 :     (* end case *)
99 :     end
100 :     | PT.E_BinOp(e1, rator, e2) => let
101 :     val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
102 :     val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
103 :     in
104 :     case Basis.findOp rator
105 :     of [rator] => let
106 :     val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
107 :     in
108 :     if U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
109 :     then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e1', e2'], rngTy), rngTy)
110 :     else raise Fail "type error for binary operator"
111 :     end
112 :     | ovldList => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
113 :     (* end case *)
114 :     end
115 :     | PT.E_UnaryOp(rator, e) => let
116 :     val (e', ty) = checkExpr(env, cxt, e)
117 :     in
118 :     case Basis.findOp rator
119 :     of [rator] => let
120 :     val (tyArgs, Ty.T_Fun([domTy], rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
121 :     in
122 :     if U.matchType(domTy, ty)
123 :     then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e'], rngTy), rngTy)
124 :     else raise Fail "type error for binary operator"
125 :     end
126 :     | ovldList => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
127 :     (* end case *)
128 :     end
129 :     | PT.E_Tuple args => let
130 :     val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
131 :     in
132 :     raise Fail "E_Tuple not yet implemented"
133 :     end
134 :     | PT.E_Apply(f, args) => let
135 :     val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
136 :     in
137 :     case Env.findVar (env, f)
138 :     of SOME f => (case Util.instantiate(Var.typeOf f)
139 :     of (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =>
140 :     if U.matchTypes(domTy, tys)
141 :     then (AST.E_Apply(f, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
142 :     else raise Fail "type error for application"
143 :     | _ => raise Fail "application of non-function"
144 :     (* end case *))
145 :     | NONE => raise Fail "unknown function"
146 :     (* end case *)
147 :     end
148 :     | PT.E_Cons(ty, args) => let
149 :     val ty = checkTy(cxt, ty)
150 :     val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
151 :     in
152 : jhr 82 raise Fail "E_Cons unimplemented" (* FIXME *)
153 : jhr 81 end
154 : jhr 70 (* end case *))
155 :    
156 : jhr 81 (* typecheck a list of expressions returning a list of AST expressions and a list
157 :     * of types of the expressions.
158 :     *)
159 :     and checkExprList (env, cxt, exprs) = let
160 :     fun chk (e, (es, tys)) = let
161 :     val (e, ty) = checkExpr (env, cxt, e)
162 :     in
163 :     (e::es, ty::tys)
164 :     end
165 :     in
166 :     List.foldr chk ([], []) exprs
167 :     end
168 :    
169 : jhr 72 fun checkVarDecl (env, cxt, kind, d) = (case d
170 :     of PT.VD_Mark m => checkVarDecl (env, #span m, kind, #tree m)
171 :     | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let
172 : jhr 81 val ty = checkTy (cxt, ty)
173 : jhr 72 val x' = Var.new (x, kind, ty)
174 :     val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
175 :     in
176 :     (* FIXME: check types *)
177 : jhr 81 (x, x', e')
178 : jhr 72 end
179 :     (* end case *))
180 :    
181 : jhr 70 (* typecheck a statement and translate it to AST *)
182 : jhr 71 fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s
183 :     of PT.S_Mark m => checkStmt (env, #span m, #tree m)
184 : jhr 72 | PT.S_Block stms => let
185 :     fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)
186 :     | chk (env, s::ss, stms) = let
187 :     val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)
188 :     in
189 : jhr 81 chk (env', ss, s'::stms)
190 : jhr 72 end
191 :     in
192 :     (chk (env, stms, []), env)
193 :     end
194 :     | PT.S_Decl vd => let
195 : jhr 81 val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)
196 : jhr 72 in
197 : jhr 81 (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), Env.insertLocal(env, x, x'))
198 : jhr 72 end
199 :     | PT.S_IfThen(e, s) => let
200 :     val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
201 : jhr 81 val (s', _) = checkStmt (env, cxt, s)
202 : jhr 72 in
203 :     (* check that condition has bool type *)
204 :     case ty
205 :     of Ty.T_Bool => ()
206 :     | _ => raise Fail "condition not boolean type"
207 :     (* end case *);
208 :     (AST.S_IfThenElse(e', s', AST.S_Block[]), env)
209 :     end
210 :     | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let
211 :     val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
212 : jhr 81 val (s1', _) = checkStmt (env, cxt, s1)
213 :     val (s2', _) = checkStmt (env, cxt, s2)
214 : jhr 72 in
215 :     (* check that condition has bool type *)
216 :     case ty
217 :     of Ty.T_Bool => ()
218 :     | _ => raise Fail "condition not boolean type"
219 :     (* end case *);
220 :     (AST.S_IfThenElse(e', s1', s2'), env)
221 :     end
222 :     | PT.S_Assign(x, e) => (case Env.findVar (env, x)
223 :     of NONE => raise Fail "undefined variable"
224 :     | SOME x' => let
225 :     val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
226 :     in
227 :     (* FIXME: check types *)
228 :     (* check that x' is mutable *)
229 :     case Var.kindOf x'
230 :     of Var.ActorStateVar => ()
231 :     | Var.LocalVar => ()
232 :     | _ => raise Fail "assignment to immutable variable"
233 :     (* end case *);
234 :     (AST.S_Assign(x', e'), env)
235 :     end
236 :     (* end case *))
237 :     | PT.S_New(actor, args) => let
238 : jhr 81 val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args
239 :     val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'
240 : jhr 72 in
241 :     (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)
242 : jhr 81 (AST.S_New(actor, args'), env)
243 : jhr 72 end
244 :     | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)
245 :     | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)
246 : jhr 70 (* end case *))
247 :    
248 : jhr 82 fun checkParams (env, cxt, params) = let
249 :     fun chkParam (env, cxt, param) = (case param
250 :     of PT.P_Mark m => chkParam (env, #span m, #tree m)
251 :     | PT.P_Param(ty, x) => let
252 :     val x' = Var.new(x, AST.ActorParam, checkTy (cxt, ty))
253 :     in
254 :     (x', Env.insertLocal(env, x, x'))
255 :     end
256 :     (* end case *))
257 :     fun chk (param, (xs, env)) = let
258 :     val (x, env) = chkParam (env, cxt, param)
259 :     in
260 :     (x::xs, env)
261 :     end
262 :     in
263 :     (* FIXME: need to check for multiple occurences of the same parameter name! *)
264 :     List.foldr chk ([], env) params
265 :     end
266 :    
267 :     fun checkMethod (env, cxt, meth) = (case meth
268 :     of PT.M_Mark m => checkMethod (env, #span m, #tree m)
269 :     | PT.M_Method(name, body) => let
270 :     val (body, _) = checkStmt(env, cxt, body)
271 :     in
272 :     AST.M_Method(name, body)
273 :     end
274 :     (* end case *))
275 :    
276 :     fun checkActor (env, cxt, {name, params, state, methods}) = let
277 :     (* check the actor parameters *)
278 :     val (params, env) = checkParams (env, cxt, params)
279 :     (* check the actor state variable definitions *)
280 :     val (vds, env) = let
281 :     fun checkStateVar (vd, (vds, env)) = let
282 :     val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, AST.ActorStateVar, vd)
283 :     in
284 :     (AST.VD_Decl(x', e')::vds, Env.insertLocal(env, x, x'))
285 :     end
286 :     val (vds, env) = List.foldl checkStateVar ([], env) state
287 :     in
288 :     (List.rev vds, env)
289 :     end
290 :     (* check the actor methods *)
291 :     val methods = List.map (fn m => checkMethod (env, cxt, m)) methods
292 :     in
293 :     AST.D_Actor{name = name, params = params, state = vds, methods = methods}
294 :     end
295 :    
296 : jhr 71 fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d
297 :     of PT.D_Mark m => checkDecl (env, #span m, #tree m)
298 : jhr 72 | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let
299 : jhr 71 val ty = checkTy(cxt, ty)
300 :     val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)
301 :     val dcl = (case optExp
302 :     of NONE => AST.D_Input(x', NONE)
303 :     | SOME e => let
304 :     val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
305 :     in
306 :     (* FIXME: check types *)
307 :     AST.D_Input(x', SOME e')
308 :     end
309 :     (* end case *))
310 :     in
311 :     (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))
312 :     end
313 : jhr 72 | PT.D_Var vd => let
314 : jhr 81 val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)
315 : jhr 72 in
316 : jhr 81 (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), Env.insertGlobal(env, x, x'))
317 : jhr 72 end
318 : jhr 82 | PT.D_Actor arg => (checkActor(env, cxt, arg), env)
319 : jhr 81 | PT.D_InitialArray(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
320 :     | PT.D_InitialCollection(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
321 : jhr 70 (* end case *))
322 :    
323 : jhr 81 fun check (PT.Program{span, tree}) = let
324 :     fun chk (env, [], dcls') = AST.Program(List.rev dcls')
325 :     | chk (env, dcl::dcls, dcls') = let
326 :     val (dcl', env) = checkDecl (env, span, dcl)
327 :     in
328 :     chk (env, dcls, dcl'::dcls')
329 :     end
330 :     in
331 :     chk (Basis.env, tree, [])
332 :     end
333 : jhr 70
334 : jhr 69 end

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