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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 88, Wed May 26 23:07:50 2010 UTC
# Line 6  Line 6 
6    
7  structure Typechecker : sig  structure Typechecker : sig
8    
9      val check : ParseTree.program -> AST.program      exception Error
10    
11        val check : Error.err_stream -> ParseTree.program -> AST.program
12    
13    end = struct    end = struct
14    
15      structure PT = ParseTree      structure PT = ParseTree
16      structure Ty = Types      structure Ty = Types
17        structure U = Util
18    
19        exception Error
20    
21        type context = Error.err_stream * Error.span
22    
23        fun withContext ((errStrm, _), {span, tree}) =
24              ((errStrm, span), tree)
25        fun withEnvAndContext (env, (errStrm, _), {span, tree}) =
26              (env, (errStrm, span), tree)
27    
28        fun error ((errStrm, span), msg) = (
29              Error.errorAt(errStrm, span, msg);
30              raise Error)
31    
32        datatype token
33          = S of string | A of Atom.atom
34          | V of AST.var | TY of Types.ty | TYS of Types.ty list
35    
36        fun err (cxt, toks) = let
37              fun tok2str (S s) = s
38                | tok2str (A a) = Atom.toString a
39                | tok2str (V x) = Var.nameOf x
40                | tok2str (TY ty) = TypeUtil.toString ty
41                | tok2str (TYS []) = "()"
42                | tok2str (TYS[ty]) = TypeUtil.toString ty
43                | tok2str (TYS tys) = String.concat[
44                      "(", String.concatWith " * " (List.map TypeUtil.toString tys), ")"
45                    ]
46              in
47                error(cxt, List.map tok2str toks)
48              end
49    
50        val realZero = AST.E_Lit(Literal.Float(FloatLit.zero true))
51    
52    (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)    (* check a differentiation level, which muse be >= 0 *)
53      fun checkDiff (cxt, k) =      fun checkDiff (cxt, k) =
# Line 21  Line 57 
57    
58    (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)    (* check a dimension, which must be 2 or 3 *)
59      fun checkDim (cxt, d) =      fun checkDim (cxt, d) =
60            if (d < 2) orelse (3 < d)            if (d <= 0)
61              then raise Fail "invalid dimension; must be 2 or 3"              then raise Fail "invalid dimension; must be > 0"
62              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)              else Ty.DimConst(IntInf.toInt d)
63    
64    (* check a shape *)    (* check a shape *)
# Line 36  Line 72 
72    
73    (* 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 *)
74      fun checkTy (cxt, ty) = (case ty      fun checkTy (cxt, ty) = (case ty
75             of PT.T_Mark m => checkTy(#span m, #tree m)             of PT.T_Mark m => checkTy(withContext(cxt, m))
76              | PT.T_Bool => Ty.T_Bool              | PT.T_Bool => Ty.T_Bool
77              | PT.T_Int => Ty.T_Int              | PT.T_Int => Ty.T_Int
78              | PT.T_Real => Ty.realTy              | PT.T_Real => Ty.realTy
# Line 64  Line 100 
100              | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)              | (Literal.Bool _) => (AST.E_Lit lit, Ty.T_Bool)
101            (* end case *))            (* end case *))
102    
103  (*    (* resolve overloading: we use a simple scheme that selects the first operator in the
104       * list that matches the argument types.
105       *)
106        fun resolveOverload (rator, argTys, args, candidates) = let
107              fun tryCandidates [] = raise Fail(concat[
108                      "unable to resolve overloaded operator \"", Atom.toString rator, "\""
109                    ])
110                | tryCandidates (x::xs) = let
111                    val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf x)
112                    in
113                      if U.tryMatchTypes(domTy, argTys)
114                        then (AST.E_Apply(x, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
115                        else tryCandidates xs
116                    end
117              in
118                tryCandidates candidates
119              end
120    
121    (* typecheck an expression and translate it to AST *)    (* typecheck an expression and translate it to AST *)
122      fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e      fun checkExpr (env, cxt, e) = (case e
123             of PT.E_Mark m => checkExpr (env, #span m, #tree m)             of PT.E_Mark m => checkExpr (withEnvAndContext (env, cxt, m))
124              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)              | PT.E_Var x => (case Env.findVar (env, x)
125                   of SOME x' => (case Var.typeOf x'                   of SOME x' => let
126                         of ([], ty) => (E_Var x', ty)                        val (args, ty) = Util.instantiate(Var.typeOf x')
127                          | (tvs, ty) => raise Fail "unimplemented"                        in
128                        (* end case *))                          (AST.E_Var(x', args, ty), ty)
129                    | NONE => raise Fail "undefined variable"                        end
130                      | NONE => err(cxt, [S "undeclared variable ", A x])
131                  (* end case *))                  (* end case *))
132              | PT.E_Lit lit => checkLit lit              | PT.E_Lit lit => checkLit lit
133              | PT.E_BinOp of expr * var * expr              | PT.E_OrElse(e1, e2) => let
134              | PT.E_UnaryOp of var * expr                  val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
135              | PT.E_Tuple of expr list                  val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
136              | PT.E_Apply of var * expr list                  in
137              | PT.E_Cons of ty * expr list                    case (ty1, ty2)
138              | PT.E_Diff of expr                     of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
139              | PT.E_Norm of expr                          (AST.E_Cond(e1', AST.E_Lit(Literal.Bool true), e2'), Ty.T_Bool)
140                        | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
141                      (* end case *)
142                    end
143                | PT.E_AndAlso(e1, e2) => let
144                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
145                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
146                    in
147                      case (ty1, ty2)
148                       of (Ty.T_Bool, Ty.T_Bool) =>
149                            (AST.E_Cond(e1', e2', AST.E_Lit(Literal.Bool false)), Ty.T_Bool)
150                        | _ => raise Fail "arguments to \"||\" must have bool type"
151                      (* end case *)
152                    end
153                | PT.E_BinOp(e1, rator, e2) => let
154                    val (e1', ty1) = checkExpr(env, cxt, e1)
155                    val (e2', ty2) = checkExpr(env, cxt, e2)
156                    in
157                      case Basis.findOp rator
158                       of [rator] => let
159                            val (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
160                            in
161                              if U.matchTypes(domTy, [ty1, ty2])
162                                then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e1', e2'], rngTy), rngTy)
163                                else raise Fail(concat[
164                                    "type error for binary operator \"", Var.nameOf rator, "\""
165                                  ])
166                            end
167                        | ovldList => resolveOverload (rator, [ty1, ty2], [e1', e2'], ovldList)
168                      (* end case *)
169                    end
170                | PT.E_UnaryOp(rator, e) => let
171                    val (e', ty) = checkExpr(env, cxt, e)
172                    in
173                      case Basis.findOp rator
174                       of [rator] => let
175                            val (tyArgs, Ty.T_Fun([domTy], rngTy)) = Util.instantiate(Var.typeOf rator)
176                            in
177                              if U.matchType(domTy, ty)
178                                then (AST.E_Apply(rator, tyArgs, [e'], rngTy), rngTy)
179                                else raise Fail(concat[
180                                    "type error for unary operator \"", Var.nameOf rator, "\""
181                                  ])
182                            end
183                        | ovldList => resolveOverload (rator, [ty], [e'], ovldList)
184                      (* end case *)
185                    end
186                | PT.E_Tuple args => let
187                    val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
188                    in
189                      raise Fail "E_Tuple not yet implemented"
190                    end
191                | PT.E_Apply(f, args) => let
192                    val (args, tys) = checkExprList (env, cxt, args)
193                    in
194                      case Env.findVar (env, f)
195                       of SOME f => (case Util.instantiate(Var.typeOf f)
196                             of (tyArgs, Ty.T_Fun(domTy, rngTy)) =>
197                                  if U.matchTypes(domTy, tys)
198                                    then (AST.E_Apply(f, tyArgs, args, rngTy), rngTy)
199                                    else err(cxt, [
200                                        S "type error in application of ", V f, S "\n",
201                                        S "  expected:  ", TYS domTy, S "\n",
202                                        S "  but found: ", TYS tys, S "\n"
203                                      ])
204                              | _ => raise Fail "application of non-function"
205                            (* end case *))
206                        | NONE => raise Fail "unknown function"
207                      (* end case *)
208                    end
209                | PT.E_Cons args => let
210                    val (args, ty::tys) = checkExprList (env, cxt, args)
211                    in
212                      case Util.prune ty
213                       of Ty.T_Tensor shape => let
214                            fun chkTy ty' = U.matchType(ty, ty')
215                            val resTy = Ty.T_Tensor(Ty.shapeExt(shape, Ty.DimConst(List.length args)))
216                            in
217                              if List.all chkTy tys
218                                then (AST.E_Cons args, resTy)
219                                else raise Fail "arguments of tensor construction must have same type"
220                            end
221                        | _ => raise Fail "Invalid argument type for tensor construction"
222                      (* end case *)
223                    end
224                | PT.E_Real e => (case checkExpr (env, cxt, e)
225                     of (e', Ty.T_Int) =>
226                          (AST.E_Apply(BasisVars.i2r, [], [e'], Ty.realTy), Ty.realTy)
227                      | _ => raise Fail "argument of real conversion must be int"
228                    (* end case *))
229            (* end case *))            (* end case *))
230    
231      (* typecheck a list of expressions returning a list of AST expressions and a list
232       * of types of the expressions.
233       *)
234        and checkExprList (env, cxt, exprs) = let
235              fun chk (e, (es, tys)) = let
236                    val (e, ty) = checkExpr (env, cxt, e)
237                    in
238                      (e::es, ty::tys)
239                    end
240              in
241                List.foldr chk ([], []) exprs
242              end
243    
244      fun checkVarDecl (env, cxt, kind, d) = (case d      fun checkVarDecl (env, cxt, kind, d) = (case d
245             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)
246              | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let              | PT.VD_Decl(ty, x, e) => let
247                  val ty = checkType ty                  val ty = checkTy (cxt, ty)
248                  val x' = Var.new (x, kind, ty)                  val x' = Var.new (x, kind, ty)
249                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty') = checkExpr (env, cxt, e)
250                  in                  in
251  (* FIXME: check types *)  (* FIXME: check types *)
252                    AST.VD_Decl(x', e')                    (x, x', e')
253                  end                  end
254            (* end case *))            (* end case *))
255    
256    (* typecheck a statement and translate it to AST *)    (* typecheck a statement and translate it to AST *)
257      fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s      fun checkStmt (env, cxt, s) = (case s
258             of PT.S_Mark m => checkStmt (env, #span m, #tree m)             of PT.S_Mark m => checkStmt (withEnvAndContext (env, cxt, m))
259              | PT.S_Block stms => let              | PT.S_Block stms => let
260                  fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)                  fun chk (_, [], stms) = AST.S_Block(List.rev stms)
261                    | chk (env, s::ss, stms) = let                    | chk (env, s::ss, stms) = let
262                        val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)                        val (s', env') = checkStmt (env, cxt, s)
263                        in                        in
264                          chk (env', ss, s'::ss)                          chk (env', ss, s'::stms)
265                        end                        end
266                  in                  in
267                    (chk (env, stms, []), env)                    (chk (env, stms, []), env)
268                  end                  end
269              | PT.S_Decl vd => let              | PT.S_Decl vd => let
270                  val vd as AST.VD_Decl(x, _) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)                  val (x, x', e) = checkVarDecl (env, cxt, Var.LocalVar, vd)
271                  in                  in
272                    (AST.S_Decl vd, Env.insertLocal(env, x, x'))                    (AST.S_Decl(AST.VD_Decl(x', e)), Env.insertLocal(env, x, x'))
273                  end                  end
274              | PT.S_IfThen(e, s) => let              | PT.S_IfThen(e, s) => let
275                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
276                  val s' = checkStmt (env, cxt, s)                  val (s', _) = checkStmt (env, cxt, s)
277                  in                  in
278                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
279                    case ty                    case ty
# Line 128  Line 284 
284                  end                  end
285              | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let              | PT.S_IfThenElse(e, s1, s2) => let
286                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)                  val (e', ty) = checkExpr (env, cxt, e)
287                  val s1' = checkStmt (env, cxt, s1)                  val (s1', _) = checkStmt (env, cxt, s1)
288                  val s2' = checkStmt (env, cxt, s2)                  val (s2', _) = checkStmt (env, cxt, s2)
289                  in                  in
290                  (* check that condition has bool type *)                  (* check that condition has bool type *)
291                    case ty                    case ty
# Line 154  Line 310 
310                        end                        end
311                  (* end case *))                  (* end case *))
312              | PT.S_New(actor, args) => let              | PT.S_New(actor, args) => let
313                  val argTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args                  val argsAndTys' = List.map (fn e => checkExpr(env, cxt, e)) args
314                  val (args', tys') = ListPair.unzip argTys'                  val (args', tys') = ListPair.unzip argsAndTys'
315                  in                  in
316  (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)  (* FIXME: check that actor is defined and has the argument types match *)
317                    AST.S_New(actor, args')                    (AST.S_New(actor, args'), env)
318                  end                  end
319              | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)              | PT.S_Die => (AST.S_Die, env)
320              | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)              | PT.S_Stabilize => (AST.S_Stabilize, env)
321            (* end case *))            (* end case *))
322    
323        fun checkParams (env, cxt, params) = let
324              fun chkParam (env, cxt, param) = (case param
325                     of PT.P_Mark m => chkParam (withEnvAndContext (env, cxt, m))
326                      | PT.P_Param(ty, x) => let
327                          val x' = Var.new(x, AST.ActorParam, checkTy (cxt, ty))
328                          in
329                            (x', Env.insertLocal(env, x, x'))
330                          end
331                    (* end case *))
332              fun chk (param, (xs, env)) = let
333                    val (x, env) = chkParam (env, cxt, param)
334                    in
335                      (x::xs, env)
336                    end
337              in
338    (* FIXME: need to check for multiple occurences of the same parameter name! *)
339                List.foldr chk ([], env) params
340              end
341    
342        fun checkMethod (env, cxt, meth) = (case meth
343               of PT.M_Mark m => checkMethod (withEnvAndContext (env, cxt, m))
344                | PT.M_Method(name, body) => let
345                    val (body, _) = checkStmt(env, cxt, body)
346                    in
347                      AST.M_Method(name, body)
348                    end
349              (* end case *))
350    
351        fun checkActor (env, cxt, {name, params, state, methods}) = let
352            (* check the actor parameters *)
353              val (params, env) = checkParams (env, cxt, params)
354            (* check the actor state variable definitions *)
355              val (vds, env) = let
356                    fun checkStateVar (vd, (vds, env)) = let
357                          val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, AST.ActorStateVar, vd)
358                          in
359                            (AST.VD_Decl(x', e')::vds, Env.insertLocal(env, x, x'))
360                          end
361                    val (vds, env) = List.foldl checkStateVar ([], env) state
362                    in
363                      (List.rev vds, env)
364                    end
365            (* check the actor methods *)
366              val methods = List.map (fn m => checkMethod (env, cxt, m)) methods
367              in
368                AST.D_Actor{name = name, params = params, state = vds, methods = methods}
369              end
370    
371      fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d      fun checkDecl (env, cxt, d) = (case d
372             of PT.D_Mark m => checkDecl (env, #span m, #tree m)             of PT.D_Mark m => checkDecl (withEnvAndContext (env, cxt, m))
373              | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let              | PT.D_Input(ty, x, optExp) => let
374                  val ty = checkTy(cxt, ty)                  val ty = checkTy(cxt, ty)
375                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)                  val x' = Var.new(x, Var.InputVar, ty)
# Line 182  Line 386 
386                    (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))                    (dcl, Env.insertGlobal(env, x, x'))
387                  end                  end
388              | PT.D_Var vd => let              | PT.D_Var vd => let
389                  val vd as AST.VD_Decl(x, _) = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)                  val (x, x', e') = checkVarDecl (env, cxt, Var.GlobalVar, vd)
390                  in                  in
391                    (AST.D_Var vd, Env.insertGlobal(env, x, x'))                    (AST.D_Var(AST.VD_Decl(x', e')), Env.insertGlobal(env, x, x'))
392                  end                  end
393              | PT.D_Actor{nam, params, state, methods} => ??              | PT.D_Actor arg => (checkActor(env, cxt, arg), env)
394              | PT.D_InitialArray of create * iter list              | PT.D_InitialArray(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
395              | PT.D_InitialCollection of create * iter list              | PT.D_InitialCollection(bindings, iterators) => raise Fail "unimplemented" (* FIXME *)
396            (* end case *))            (* end case *))
 *)  
397    
398      fun check (PT.Program dcls) = AST.Program[]      fun check errStrm (PT.Program{span, tree}) = let
399              val cxt = (errStrm, span)
400              fun chk (env, [], dcls') = AST.Program(List.rev dcls')
401                | chk (env, dcl::dcls, dcls') = let
402                    val (dcl', env) = checkDecl (env, cxt, dcl)
403                    in
404                      chk (env, dcls, dcl'::dcls')
405                    end
406              in
407                chk (Basis.env, tree, [])
408              end
409    
410    end    end

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