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

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revision 69, Tue May 18 21:23:53 2010 UTC revision 86, Wed May 26 22:23:17 2010 UTC
# Line 6  Line 6 
6    
7  structure Typechecker : sig  structure Typechecker : sig
8    
9      val check : ParseTree.program -> AST.program      val check : Error.err_stream -> ParseTree.program -> AST.program
10    
11    end = struct    end = struct
12    
13        structure PT = ParseTree
14      structure Ty = Types      structure Ty = Types
15        structure U = Util
16    
17        type context = Error.err_stream * Error.span
18    
19        fun withContext ((errStrm, _), {span, tree}) =
20              ((errStrm, span), tree)
21        fun withEnvAndContext (env, (errStrm, _), {span, tree}) =
22              (env, (errStrm, span), tree)
23    
24        fun error ((errStrm, span), msg) = Error.errorAt(errStrm, span, msg)
25    
26        val realZero = AST.E_Lit(Literal.Float(FloatLit.zero true))
27    
28      (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)
29        fun checkDiff (cxt, k) =
30              if (k < 0)
31                then raise Fail "differentiation must be >= 0"
32                else Ty.DiffConst(IntInf.toInt k)
33    
34      (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)
35        fun checkDim (cxt, d) =
36              if (d <= 0)
37                then raise Fail "invalid dimension; must be > 0"
38                else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
39    
40      (* check a shape *)
41        fun checkShape (cxt, shape) = let
42              fun chkDim d = if (d < 1)
43                    then raise Fail "invalid shape dimension; must be >= 1"
44                    else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
45              in
46                Ty.Shape(List.map chkDim shape)
47              end
48    
49    (* 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 *)
50      fun checkTy ty = (case ty      fun checkTy (cxt, ty) = (case ty
51             of PT.T_Mark of ty mark             of PT.T_Mark m => checkTy(withContext(cxt, m))
52              | PT.T_Bool =>              | PT.T_Bool => Ty.T_Bool
53              | PT.T_Int              | PT.T_Int => Ty.T_Int
54              | PT.T_Real              | PT.T_Real => Ty.realTy
55              | PT.T_String              | PT.T_String => Ty.T_String
56              | PT.T_Vec of dim              | PT.T_Vec n => (* NOTE: the parser guarantees that 2 <= n <= 4 *)
57              | PT.T_Kernel of dim                  Ty.vecTy(IntInf.toInt n)
58              | PT.T_Field of {diff : dim, order : dim list, dim : dim}              | PT.T_Kernel k => Ty.T_Kernel(checkDiff(cxt, k))
59              | PT.T_Tensor of dim list              | PT.T_Field{diff, dim, shape} => Ty.T_Field{
60              | PT.T_Image of {order : dim list, dim : dim}                    diff = checkDiff (cxt, diff),
61              | PT.T_Array of ty * dim list                    dim = checkDim (cxt, dim),
62                      shape = checkShape (cxt, shape)
63                    }
64                | PT.T_Tensor shape => Ty.T_Tensor(checkShape(cxt, shape))
65                | PT.T_Image{dim, shape} => Ty.T_Image{
66                      dim = checkDim (cxt, dim),
67                      shape = checkShape (cxt, shape)
68                    }
69                | PT.T_Array(ty, dims) => raise Fail "Array type"
70              (* end case *))
71    
72        fun checkLit lit = (case lit
73               of (Literal.Int _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Int)
74                | (Literal.Float _) => (AST.E_Lit lit, Ty.realTy)
75                | (Literal.String s) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_String)
76                | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)
77              (* end case *))
78    
79      (* resolve overloading: we use a simple scheme that selects the first operator in the
80       * list that matches the argument types.
81       *)
82        fun resolveOverload (rator, argTys, args, candidates) = let
83              fun tryCandidates [] = raise Fail(concat[
84                      "unable to resolve overloaded operator \"", Atom.toString rator, "\""
85                    ])
86                | tryCandidates (x::xs) = let
87                    val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf x)
88                    in
89                      if U.tryMatchTypes(domTy, argTys)
90                        then (AST.E_Apply(x, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
91                        else tryCandidates xs
92                    end
93              in
94                tryCandidates candidates
95              end
96    
97      (* typecheck an expression and translate it to AST *)
98        fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e
99               of PT.E_Mark m => checkExpr (withEnvAndContext (env, cxt, m))
100                | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)
101                     of SOME x' => let
102                          val (args, ty) = Util.instantiate(Var.typeOf x')
103                          in
104                            (AST.E_Var(x', args, ty), ty)
105                          end
106                      | NONE => raise Fail "undefined variable"
107                    (* end case *))
108                | PT.E_Lit lit => checkLit lit
109                | PT.E_OrElse(e1, e2) => let
110                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
111                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
112                    in
113                      case (ty1, ty2)
114                       of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
115                            (AST.E_Cond(e1', AST.E_Lit(Literal.Bool true), e2'), Ty.T_Bool)
116                        | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
117                      (* end case *)
118                    end
119                | PT.E_AndAlso(e1, e2) => let
120                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
121                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
122                    in
123                      case (ty1, ty2)
124                       of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
125                            (AST.E_Cond(e1', e2', AST.E_Lit(Literal.Bool false)), Ty.T_Bool)
126                        | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
127                      (* end case *)
128                    end
129                | PT.E_BinOp(e1, rator, e2) => let
130                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
131                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
132                    in
133                      case Basis.findOp rator
134                       of [rator] => let
135                            val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
136                            in
137                              if U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
138                                then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e1', e2'], rngTy), rngTy)
139                                else raise Fail(concat[
140                                    "type error for binary operator \"", Var.nameOf rator, "\""
141                                  ])
142                            end
143                        | ovldList => resolveOverload (rator, [ty1, ty2], [e1', e2'], ovldList)
144                      (* end case *)
145                    end
146                | PT.E_UnaryOp(rator, e) => let
147                    val (e', ty) = checkExpr(env, cxt, e)
148                    in
149                      case Basis.findOp rator
150                       of [rator] => let
151                            val (tyArgs, Ty.T_Fun([domTy], rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
152                            in
153                              if U.matchType(domTy, ty)
154                                then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e'], rngTy), rngTy)
155                                else raise Fail(concat[
156                                    "type error for unary operator \"", Var.nameOf rator, "\""
157                                  ])
158                            end
159                        | ovldList => resolveOverload (rator, [ty], [e'], ovldList)
160                      (* end case *)
161                    end
162                | PT.E_Tuple args => let
163                    val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
164                    in
165                      raise Fail "E_Tuple not yet implemented"
166                    end
167                | PT.E_Apply(f, args) => let
168                    val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
169                    in
170                      case Env.findVar (env, f)
171                       of SOME f => (case Util.instantiate(Var.typeOf f)
172                             of (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =>
173                                  if U.matchTypes(domTy, tys)
174                                    then (AST.E_Apply(f, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
175                                    else raise Fail "type error for application"
176                              | _ => raise Fail "application of non-function"
177                            (* end case *))
178                        | NONE => raise Fail "unknown function"
179                      (* end case *)
180                    end
181                | PT.E_Cons args => let
182                    val (args, ty::tys) = checkExprList (env, cxt, args)
183                    in
184                      case Util.prune ty
185                       of Ty.T_Tensor shape => let
186                            fun chkTy ty' = U.matchType(ty, ty')
187                            val resTy = Ty.T_Tensor(Ty.shapeExt(shape, Ty.DimConst(List.length args)))
188                            in
189                              if List.all chkTy tys
190                                then (AST.E_Cons args, resTy)
191                                else raise Fail "arguments of tensor construction must have same type"
192                            end
193                        | _ => raise Fail "Invalid argument type for tensor construction"
194                      (* end case *)
195                    end
196                | PT.E_Real e => (case checkExpr (env, cxt, e)
197                     of (e', Ty.T_Int) =>
198                          (AST.E_Apply(BasisVars.i2r, [], [e'], Ty.realTy), Ty.realTy)
199                      | _ => raise Fail "argument of real conversion must be int"
200                    (* end case *))
201              (* end case *))
202    
203      (* typecheck a list of expressions returning a list of AST expressions and a list
204       * of types of the expressions.
205       *)
206        and checkExprList (env, cxt, exprs) = let
207              fun chk (e, (es, tys)) = let
208                    val (e, ty) = checkExpr (env, cxt, e)
209                    in
210                      (e::es, ty::tys)
211                    end
212              in
213                List.foldr chk ([], []) exprs
214              end
215    
216        fun checkVarDecl (env, cxt, kind, d) = (case d
217               of PT.VD_Mark m => checkVarDecl (env, (#1 cxt, #span m), kind, #tree m)
218                | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let
219                    val ty = checkTy (cxt, ty)
220                    val x' = Var.new (x, kind, ty)
221                    val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
222                    in
223    (* FIXME: check types *)
224                      (x, x', e')
225                    end
226            (* end case *))            (* end case *))
227    
228      (* typecheck a statement and translate it to AST *)
229        fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s
230               of PT.S_Mark m => checkStmt (withEnvAndContext (env, cxt, m))
231                | PT.S_Block stms => let
232                    fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)
233                      | chk (env, s::ss, stms) = let
234                          val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)
235                          in
236                            chk (env', ss, s'::stms)
237                          end
238                    in
239                      (chk (env, stms, []), env)
240                    end
241                | PT.S_Decl vd => let
242                    val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)
243                    in
244                      (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), Env.insertLocal(env, x, x'))
245                    end
246                | PT.S_IfThen(e, s) => let
247                    val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
248                    val (s', _) = checkStmt (env, cxt, s)
249                    in
250                    (* check that condition has bool type *)
251                      case ty
252                       of Ty.T_Bool => ()
253                        | _ => raise Fail "condition not boolean type"
254                      (* end case *);
255                      (AST.S_IfThenElse(e', s', AST.S_Block[]), env)
256                    end
257                | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let
258                    val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
259                    val (s1', _) = checkStmt (env, cxt, s1)
260                    val (s2', _) = checkStmt (env, cxt, s2)
261                    in
262                    (* check that condition has bool type *)
263                      case ty
264                       of Ty.T_Bool => ()
265                        | _ => raise Fail "condition not boolean type"
266                      (* end case *);
267                      (AST.S_IfThenElse(e', s1', s2'), env)
268                    end
269                | PT.S_Assign(x, e) => (case Env.findVar (env, x)
270                     of NONE => raise Fail "undefined variable"
271                      | SOME x' => let
272                          val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
273                          in
274    (* FIXME: check types *)
275                          (* check that x' is mutable *)
276                            case Var.kindOf x'
277                             of Var.ActorStateVar => ()
278                              | Var.LocalVar => ()
279                              | _ => raise Fail "assignment to immutable variable"
280                            (* end case *);
281                            (AST.S_Assign(x', e'), env)
282                          end
283                    (* end case *))
284                | PT.S_New(actor, args) => let
285                    val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args
286                    val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'
287                    in
288    (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)
289                      (AST.S_New(actor, args'), env)
290                    end
291                | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)
292                | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)
293              (* end case *))
294    
295        fun checkParams (env, cxt, params) = let
296              fun chkParam (env, cxt, param) = (case param
297                     of PT.P_Mark m => chkParam (withEnvAndContext (env, cxt, m))
298                      | PT.P_Param(ty, x) => let
299                          val x' = Var.new(x, AST.ActorParam, checkTy (cxt, ty))
300                          in
301                            (x', Env.insertLocal(env, x, x'))
302                          end
303                    (* end case *))
304              fun chk (param, (xs, env)) = let
305                    val (x, env) = chkParam (env, cxt, param)
306                    in
307                      (x::xs, env)
308                    end
309              in
310    (* FIXME: need to check for multiple occurences of the same parameter name! *)
311                List.foldr chk ([], env) params
312              end
313    
314        fun checkMethod (env, cxt, meth) = (case meth
315               of PT.M_Mark m => checkMethod (withEnvAndContext (env, cxt, m))
316                | PT.M_Method(name, body) => let
317                    val (body, _) = checkStmt(env, cxt, body)
318                    in
319                      AST.M_Method(name, body)
320                    end
321              (* end case *))
322    
323        fun checkActor (env, cxt, {name, params, state, methods}) = let
324            (* check the actor parameters *)
325              val (params, env) = checkParams (env, cxt, params)
326            (* check the actor state variable definitions *)
327              val (vds, env) = let
328                    fun checkStateVar (vd, (vds, env)) = let
329                          val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, AST.ActorStateVar, vd)
330                          in
331                            (AST.VD_Decl(x', e')::vds, Env.insertLocal(env, x, x'))
332                          end
333                    val (vds, env) = List.foldl checkStateVar ([], env) state
334                    in
335                      (List.rev vds, env)
336                    end
337            (* check the actor methods *)
338              val methods = List.map (fn m => checkMethod (env, cxt, m)) methods
339              in
340                AST.D_Actor{name = name, params = params, state = vds, methods = methods}
341              end
342    
343        fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d
344               of PT.D_Mark m => checkDecl (withEnvAndContext (env, cxt, m))
345                | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let
346                    val ty = checkTy(cxt, ty)
347                    val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)
348                    val dcl = (case optExp
349                           of NONE => AST.D_Input(x', NONE)
350                            | SOME e => let
351                                val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
352                                in
353    (* FIXME: check types *)
354                                  AST.D_Input(x', SOME e')
355                                end
356                          (* end case *))
357                    in
358                      (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))
359                    end
360                | PT.D_Var vd => let
361                    val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)
362                    in
363                      (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), Env.insertGlobal(env, x, x'))
364                    end
365                | PT.D_Actor arg => (checkActor(env, cxt, arg), env)
366                | PT.D_InitialArray(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
367                | PT.D_InitialCollection(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
368              (* end case *))
369    
370        fun check errStrm (PT.Program{span, tree}) = let
371              val cxt = (errStrm, span)
372              fun chk (env, [], dcls') = AST.Program(List.rev dcls')
373                | chk (env, dcl::dcls, dcls') = let
374                    val (dcl', env) = checkDecl (env, cxt, dcl)
375                    in
376                      chk (env, dcls, dcl'::dcls')
377                    end
378              in
379                chk (Basis.env, tree, [])
380              end
381    
382    end    end

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