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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 75, Mon May 24 20:41:18 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      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 *)    (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)
29      fun checkDiff (cxt, k) =      fun checkDiff (cxt, k) =
# Line 21  Line 33 
33    
34    (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)    (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)
35      fun checkDim (cxt, d) =      fun checkDim (cxt, d) =
36            if (d < 2) orelse (3 < d)            if (d <= 0)
37              then raise Fail "invalid dimension; must be 2 or 3"              then raise Fail "invalid dimension; must be > 0"
38              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
39    
40    (* check a shape *)    (* check a shape *)
# Line 36  Line 48 
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 (cxt, ty) = (case ty      fun checkTy (cxt, ty) = (case ty
51             of PT.T_Mark m => checkTy(#span m, #tree m)             of PT.T_Mark m => checkTy(withContext(cxt, m))
52              | PT.T_Bool => Ty.T_Bool              | PT.T_Bool => Ty.T_Bool
53              | PT.T_Int => Ty.T_Int              | PT.T_Int => Ty.T_Int
54              | PT.T_Real => Ty.realTy              | PT.T_Real => Ty.realTy
# Line 64  Line 76 
76              | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)              | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)
77            (* end case *))            (* 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 *)    (* typecheck an expression and translate it to AST *)
98      fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e      fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e
99             of PT.E_Mark m => checkExpr (env, #span m, #tree m)             of PT.E_Mark m => checkExpr (withEnvAndContext (env, cxt, m))
100              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)
101                   of SOME x' => (case Var.typeOf x'                   of SOME x' => let
102                         of ([], ty) => (E_Var x', ty)                        val (args, ty) = Util.instantiate(Var.typeOf x')
103                          | (tvs, ty) => raise Fail "unimplemented"                        in
104                        (* end case *))                          (AST.E_Var(x', args, ty), ty)
105                          end
106                    | NONE => raise Fail "undefined variable"                    | NONE => raise Fail "undefined variable"
107                  (* end case *))                  (* end case *))
108              | PT.E_Lit lit => checkLit lit              | PT.E_Lit lit => checkLit lit
109              | PT.E_BinOp of expr * var * expr              | PT.E_OrElse(e1, e2) => let
110              | PT.E_UnaryOp of var * expr                  val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
111              | PT.E_Tuple of expr list                  val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
112              | PT.E_Apply of var * expr list                  in
113              | PT.E_Cons of ty * expr list                    case (ty1, ty2)
114              | PT.E_Diff of expr                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
115              | PT.E_Norm of expr                          (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 *))            (* 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      fun checkVarDecl (env, cxt, kind, d) = (case d
217             of PT.VD_Mark m => checkVarDecl (env, #span m, kind, #tree m)             of PT.VD_Mark m => checkVarDecl (env, (#1 cxt, #span m), kind, #tree m)
218              | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let              | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let
219                  val ty = checkType ty                  val ty = checkTy (cxt, ty)
220                  val x' = Var.new (x, kind, ty)                  val x' = Var.new (x, kind, ty)
221                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
222                  in                  in
223  (* FIXME: check types *)  (* FIXME: check types *)
224                    AST.VD_Decl(x', e')                    (x, x', e')
225                  end                  end
226            (* end case *))            (* end case *))
227    
228    (* typecheck a statement and translate it to AST *)    (* typecheck a statement and translate it to AST *)
229      fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s      fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s
230             of PT.S_Mark m => checkStmt (env, #span m, #tree m)             of PT.S_Mark m => checkStmt (withEnvAndContext (env, cxt, m))
231              | PT.S_Block stms => let              | PT.S_Block stms => let
232                  fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)                  fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)
233                    | chk (env, s::ss, stms) = let                    | chk (env, s::ss, stms) = let
234                        val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)                        val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)
235                        in                        in
236                          chk (env', ss, s'::ss)                          chk (env', ss, s'::stms)
237                        end                        end
238                  in                  in
239                    (chk (env, stms, []), env)                    (chk (env, stms, []), env)
240                  end                  end
241              | PT.S_Decl vd => let              | PT.S_Decl vd => let
242                  val vd as AST.VD_Decl(x, _) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)                  val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)
243                  in                  in
244                    (AST.S_Decl vd, Env.insertLocal(env, x, x'))                    (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), Env.insertLocal(env, x, x'))
245                  end                  end
246              | PT.S_IfThen(e, s) => let              | PT.S_IfThen(e, s) => let
247                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
248                  val s' = checkStmt (env, cxt, s)                  val (s', _) = checkStmt (env, cxt, s)
249                  in                  in
250                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
251                    case ty                    case ty
# Line 128  Line 256 
256                  end                  end
257              | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let              | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let
258                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
259                  val s1' = checkStmt (env, cxt, s1)                  val (s1', _) = checkStmt (env, cxt, s1)
260                  val s2' = checkStmt (env, cxt, s2)                  val (s2', _) = checkStmt (env, cxt, s2)
261                  in                  in
262                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
263                    case ty                    case ty
# Line 154  Line 282 
282                        end                        end
283                  (* end case *))                  (* end case *))
284              | PT.S_New(actor, args) => let              | PT.S_New(actor, args) => let
285                  val argTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args                  val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args
286                  val (args', tys') = ListPair.unzip argTys'                  val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'
287                  in                  in
288  (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)  (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)
289                    AST.S_New(actor, args')                    (AST.S_New(actor, args'), env)
290                  end                  end
291              | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)              | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)
292              | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)              | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)
293            (* end case *))            (* 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      fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d
344             of PT.D_Mark m => checkDecl (env, #span m, #tree m)             of PT.D_Mark m => checkDecl (withEnvAndContext (env, cxt, m))
345              | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let              | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let
346                  val ty = checkTy(cxt, ty)                  val ty = checkTy(cxt, ty)
347                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)
# Line 182  Line 358 
358                    (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))                    (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))
359                  end                  end
360              | PT.D_Var vd => let              | PT.D_Var vd => let
361                  val vd as AST.VD_Decl(x, _) = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)                  val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)
362                  in                  in
363                    (AST.D_Var vd, Env.insertGlobal(env, x, x'))                    (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), Env.insertGlobal(env, x, x'))
364                  end                  end
365              | PT.D_Actor{nam, params, state, methods} => ??              | PT.D_Actor arg => (checkActor(env, cxt, arg), env)
366              | PT.D_InitialArray of create * iter list              | PT.D_InitialArray(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
367              | PT.D_InitialCollection of create * iter list              | PT.D_InitialCollection(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
368            (* end case *))            (* end case *))
 *)  
369    
370      fun check (PT.Program dcls) = AST.Program[]      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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