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7812b1064b
Author | SHA1 | Date | |
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7812b1064b | |||
65b9f385cf |
28
code/compiler/07/CMakeLists.txt
Normal file
28
code/compiler/07/CMakeLists.txt
Normal file
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@ -0,0 +1,28 @@
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cmake_minimum_required(VERSION 3.1)
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project(compiler)
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find_package(BISON)
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find_package(FLEX)
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bison_target(parser
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${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/parser.y
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${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/parser.cpp
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COMPILE_FLAGS "-d")
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flex_target(scanner
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${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/scanner.l
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${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/scanner.cpp)
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add_flex_bison_dependency(scanner parser)
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add_executable(compiler
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ast.cpp ast.hpp definition.cpp
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type_env.cpp type_env.hpp
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env.cpp env.hpp
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type.cpp type.hpp
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error.cpp error.hpp
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binop.cpp binop.hpp
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instruction.cpp instruction.hpp
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${BISON_parser_OUTPUTS}
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${FLEX_scanner_OUTPUTS}
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main.cpp
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)
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target_include_directories(compiler PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
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|
target_include_directories(compiler PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})
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262
code/compiler/07/ast.cpp
Normal file
262
code/compiler/07/ast.cpp
Normal file
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@ -0,0 +1,262 @@
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#include "ast.hpp"
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#include <ostream>
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#include "error.hpp"
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static void print_indent(int n, std::ostream& to) {
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while(n--) to << " ";
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}
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type_ptr ast::typecheck_common(type_mgr& mgr, const type_env& env) {
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node_type = typecheck(mgr, env);
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return node_type;
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}
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void ast::resolve_common(const type_mgr& mgr) {
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type_var* var;
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type_ptr resolved_type = mgr.resolve(node_type, var);
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if(var) throw type_error("ambiguously typed program");
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resolve(mgr);
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node_type = std::move(resolved_type);
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}
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void ast_int::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "INT: " << value << std::endl;
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}
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type_ptr ast_int::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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return type_ptr(new type_base("Int"));
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}
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void ast_int::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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}
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void ast_int::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_pushint(value)));
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}
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void ast_lid::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "LID: " << id << std::endl;
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}
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type_ptr ast_lid::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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return env.lookup(id);
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}
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void ast_lid::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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}
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void ast_lid::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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into.push_back(instruction_ptr(
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env->has_variable(id) ?
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(instruction*) new instruction_push(env->get_offset(id)) :
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(instruction*) new instruction_pushglobal(id)));
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}
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void ast_uid::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "UID: " << id << std::endl;
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}
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type_ptr ast_uid::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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return env.lookup(id);
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}
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void ast_uid::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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}
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void ast_uid::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_pushglobal(id)));
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}
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void ast_binop::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "BINOP: " << op_name(op) << std::endl;
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left->print(indent + 1, to);
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right->print(indent + 1, to);
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}
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|
type_ptr ast_binop::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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type_ptr ltype = left->typecheck_common(mgr, env);
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type_ptr rtype = right->typecheck_common(mgr, env);
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type_ptr ftype = env.lookup(op_name(op));
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|
if(!ftype) throw type_error(std::string("unknown binary operator ") + op_name(op));
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type_ptr return_type = mgr.new_type();
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type_ptr arrow_one = type_ptr(new type_arr(rtype, return_type));
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type_ptr arrow_two = type_ptr(new type_arr(ltype, arrow_one));
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mgr.unify(arrow_two, ftype);
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return return_type;
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}
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void ast_binop::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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left->resolve_common(mgr);
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right->resolve_common(mgr);
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}
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void ast_binop::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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right->compile(env, into);
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left->compile(env_ptr(new env_offset(1, env)), into);
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_pushglobal(op_name(op))));
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_mkapp()));
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|
into.push_back(instruction_ptr(new instruction_mkapp()));
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|
}
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|
void ast_app::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "APP:" << std::endl;
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left->print(indent + 1, to);
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right->print(indent + 1, to);
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}
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|
type_ptr ast_app::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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type_ptr ltype = left->typecheck_common(mgr, env);
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type_ptr rtype = right->typecheck_common(mgr, env);
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type_ptr return_type = mgr.new_type();
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type_ptr arrow = type_ptr(new type_arr(rtype, return_type));
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mgr.unify(arrow, ltype);
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return return_type;
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}
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void ast_app::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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left->resolve_common(mgr);
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right->resolve_common(mgr);
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}
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void ast_app::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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right->compile(env, into);
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left->compile(env_ptr(new env_offset(1, env)), into);
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_mkapp()));
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|
}
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void ast_case::print(int indent, std::ostream& to) const {
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print_indent(indent, to);
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to << "CASE: " << std::endl;
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for(auto& branch : branches) {
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print_indent(indent + 1, to);
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branch->pat->print(to);
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to << std::endl;
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branch->expr->print(indent + 2, to);
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}
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}
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type_ptr ast_case::typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
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type_var* var;
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type_ptr case_type = mgr.resolve(of->typecheck_common(mgr, env), var);
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type_ptr branch_type = mgr.new_type();
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for(auto& branch : branches) {
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type_env new_env = env.scope();
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branch->pat->match(case_type, mgr, new_env);
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type_ptr curr_branch_type = branch->expr->typecheck_common(mgr, new_env);
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mgr.unify(branch_type, curr_branch_type);
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}
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case_type = mgr.resolve(case_type, var);
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if(!dynamic_cast<type_data*>(case_type.get())) {
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throw type_error("attempting case analysis of non-data type");
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}
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return branch_type;
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}
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void ast_case::resolve(const type_mgr& mgr) const {
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of->resolve_common(mgr);
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for(auto& branch : branches) {
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branch->expr->resolve_common(mgr);
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}
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}
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void ast_case::compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const {
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type_data* type = dynamic_cast<type_data*>(of->node_type.get());
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of->compile(env, into);
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into.push_back(instruction_ptr(new instruction_eval()));
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instruction_jump* jump_instruction = new instruction_jump();
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into.push_back(instruction_ptr(jump_instruction));
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for(auto& branch : branches) {
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std::vector<instruction_ptr> branch_instructions;
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pattern_var* vpat;
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pattern_constr* cpat;
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if((vpat = dynamic_cast<pattern_var*>(branch->pat.get()))) {
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branch->expr->compile(env_ptr(new env_offset(1, env)), branch_instructions);
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|
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||||||
|
for(auto& constr_pair : type->constructors) {
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||||||
|
if(jump_instruction->tag_mappings.find(constr_pair.second.tag) !=
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|
jump_instruction->tag_mappings.end())
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break;
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|
jump_instruction->tag_mappings[constr_pair.second.tag] =
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jump_instruction->branches.size();
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}
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|
jump_instruction->branches.push_back(std::move(branch_instructions));
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} else if((cpat = dynamic_cast<pattern_constr*>(branch->pat.get()))) {
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env_ptr new_env = env;
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for(auto it = cpat->params.rbegin(); it != cpat->params.rend(); it++) {
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new_env = env_ptr(new env_var(*it, new_env));
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}
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branch_instructions.push_back(instruction_ptr(new instruction_split()));
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branch->expr->compile(new_env, branch_instructions);
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|
branch_instructions.push_back(instruction_ptr(new instruction_slide(
|
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cpat->params.size())));
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int new_tag = type->constructors[cpat->constr].tag;
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if(jump_instruction->tag_mappings.find(new_tag) !=
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jump_instruction->tag_mappings.end())
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throw type_error("technically not a type error: duplicate pattern");
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jump_instruction->tag_mappings[new_tag] =
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jump_instruction->branches.size();
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jump_instruction->branches.push_back(std::move(branch_instructions));
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|
}
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|
}
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||||||
|
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||||||
|
for(auto& constr_pair : type->constructors) {
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||||||
|
if(jump_instruction->tag_mappings.find(constr_pair.second.tag) ==
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|
jump_instruction->tag_mappings.end())
|
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|
throw type_error("non-total pattern");
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|
}
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|
}
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void pattern_var::print(std::ostream& to) const {
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to << var;
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}
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void pattern_var::match(type_ptr t, type_mgr& mgr, type_env& env) const {
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|
env.bind(var, t);
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
void pattern_constr::print(std::ostream& to) const {
|
||||||
|
to << constr;
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for(auto& param : params) {
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|
to << " " << param;
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|
}
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||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void pattern_constr::match(type_ptr t, type_mgr& mgr, type_env& env) const {
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|
type_ptr constructor_type = env.lookup(constr);
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|
if(!constructor_type) {
|
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|
throw type_error(std::string("pattern using unknown constructor ") + constr);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < params.size(); i++) {
|
||||||
|
type_arr* arr = dynamic_cast<type_arr*>(constructor_type.get());
|
||||||
|
if(!arr) throw type_error("too many parameters in constructor pattern");
|
||||||
|
|
||||||
|
env.bind(params[i], arr->left);
|
||||||
|
constructor_type = arr->right;
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
mgr.unify(t, constructor_type);
|
||||||
|
}
|
196
code/compiler/07/ast.hpp
Normal file
196
code/compiler/07/ast.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,196 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include <vector>
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|
#include "type.hpp"
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||||||
|
#include "type_env.hpp"
|
||||||
|
#include "binop.hpp"
|
||||||
|
#include "instruction.hpp"
|
||||||
|
#include "env.hpp"
|
||||||
|
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||||||
|
struct ast {
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|
type_ptr node_type;
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||||||
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||||||
|
virtual ~ast() = default;
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||||||
|
|
||||||
|
virtual void print(int indent, std::ostream& to) const = 0;
|
||||||
|
virtual type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const = 0;
|
||||||
|
virtual void resolve(const type_mgr& mgr) const = 0;
|
||||||
|
virtual void compile(const env_ptr& env,
|
||||||
|
std::vector<instruction_ptr>& into) const = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr typecheck_common(type_mgr& mgr, const type_env& env);
|
||||||
|
void resolve_common(const type_mgr& mgr);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using ast_ptr = std::unique_ptr<ast>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct pattern {
|
||||||
|
virtual ~pattern() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void print(std::ostream& to) const = 0;
|
||||||
|
virtual void match(type_ptr t, type_mgr& mgr, type_env& env) const = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using pattern_ptr = std::unique_ptr<pattern>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct branch {
|
||||||
|
pattern_ptr pat;
|
||||||
|
ast_ptr expr;
|
||||||
|
|
||||||
|
branch(pattern_ptr p, ast_ptr a)
|
||||||
|
: pat(std::move(p)), expr(std::move(a)) {}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using branch_ptr = std::unique_ptr<branch>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct constructor {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
std::vector<std::string> types;
|
||||||
|
|
||||||
|
constructor(std::string n, std::vector<std::string> ts)
|
||||||
|
: name(std::move(n)), types(std::move(ts)) {}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using constructor_ptr = std::unique_ptr<constructor>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct definition {
|
||||||
|
virtual ~definition() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void typecheck_first(type_mgr& mgr, type_env& env) = 0;
|
||||||
|
virtual void typecheck_second(type_mgr& mgr, const type_env& env) const = 0;
|
||||||
|
virtual void resolve(const type_mgr& mgr) = 0;
|
||||||
|
virtual void compile() = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using definition_ptr = std::unique_ptr<definition>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_int : public ast {
|
||||||
|
int value;
|
||||||
|
|
||||||
|
explicit ast_int(int v)
|
||||||
|
: value(v) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_lid : public ast {
|
||||||
|
std::string id;
|
||||||
|
|
||||||
|
explicit ast_lid(std::string i)
|
||||||
|
: id(std::move(i)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_uid : public ast {
|
||||||
|
std::string id;
|
||||||
|
|
||||||
|
explicit ast_uid(std::string i)
|
||||||
|
: id(std::move(i)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_binop : public ast {
|
||||||
|
binop op;
|
||||||
|
ast_ptr left;
|
||||||
|
ast_ptr right;
|
||||||
|
|
||||||
|
ast_binop(binop o, ast_ptr l, ast_ptr r)
|
||||||
|
: op(o), left(std::move(l)), right(std::move(r)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_app : public ast {
|
||||||
|
ast_ptr left;
|
||||||
|
ast_ptr right;
|
||||||
|
|
||||||
|
ast_app(ast_ptr l, ast_ptr r)
|
||||||
|
: left(std::move(l)), right(std::move(r)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ast_case : public ast {
|
||||||
|
ast_ptr of;
|
||||||
|
std::vector<branch_ptr> branches;
|
||||||
|
|
||||||
|
ast_case(ast_ptr o, std::vector<branch_ptr> b)
|
||||||
|
: of(std::move(o)), branches(std::move(b)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
type_ptr typecheck(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr) const;
|
||||||
|
void compile(const env_ptr& env, std::vector<instruction_ptr>& into) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct pattern_var : public pattern {
|
||||||
|
std::string var;
|
||||||
|
|
||||||
|
pattern_var(std::string v)
|
||||||
|
: var(std::move(v)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(std::ostream &to) const;
|
||||||
|
void match(type_ptr t, type_mgr& mgr, type_env& env) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct pattern_constr : public pattern {
|
||||||
|
std::string constr;
|
||||||
|
std::vector<std::string> params;
|
||||||
|
|
||||||
|
pattern_constr(std::string c, std::vector<std::string> p)
|
||||||
|
: constr(std::move(c)), params(std::move(p)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(std::ostream &to) const;
|
||||||
|
void match(type_ptr t, type_mgr&, type_env& env) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct definition_defn : public definition {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
std::vector<std::string> params;
|
||||||
|
ast_ptr body;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr return_type;
|
||||||
|
std::vector<type_ptr> param_types;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<instruction_ptr> instructions;
|
||||||
|
|
||||||
|
definition_defn(std::string n, std::vector<std::string> p, ast_ptr b)
|
||||||
|
: name(std::move(n)), params(std::move(p)), body(std::move(b)) {
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void typecheck_first(type_mgr& mgr, type_env& env);
|
||||||
|
void typecheck_second(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr);
|
||||||
|
void compile();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct definition_data : public definition {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
std::vector<constructor_ptr> constructors;
|
||||||
|
|
||||||
|
definition_data(std::string n, std::vector<constructor_ptr> cs)
|
||||||
|
: name(std::move(n)), constructors(std::move(cs)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void typecheck_first(type_mgr& mgr, type_env& env);
|
||||||
|
void typecheck_second(type_mgr& mgr, const type_env& env) const;
|
||||||
|
void resolve(const type_mgr& mgr);
|
||||||
|
void compile();
|
||||||
|
};
|
21
code/compiler/07/binop.cpp
Normal file
21
code/compiler/07/binop.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,21 @@
|
||||||
|
#include "binop.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string op_name(binop op) {
|
||||||
|
switch(op) {
|
||||||
|
case PLUS: return "+";
|
||||||
|
case MINUS: return "-";
|
||||||
|
case TIMES: return "*";
|
||||||
|
case DIVIDE: return "/";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return "??";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string op_action(binop op) {
|
||||||
|
switch(op) {
|
||||||
|
case PLUS: return "plus";
|
||||||
|
case MINUS: return "minus";
|
||||||
|
case TIMES: return "times";
|
||||||
|
case DIVIDE: return "divide";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return "??";
|
||||||
|
}
|
12
code/compiler/07/binop.hpp
Normal file
12
code/compiler/07/binop.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,12 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
|
||||||
|
enum binop {
|
||||||
|
PLUS,
|
||||||
|
MINUS,
|
||||||
|
TIMES,
|
||||||
|
DIVIDE
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string op_name(binop op);
|
||||||
|
std::string op_action(binop op);
|
81
code/compiler/07/definition.cpp
Normal file
81
code/compiler/07/definition.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,81 @@
|
||||||
|
#include "ast.hpp"
|
||||||
|
#include "error.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_defn::typecheck_first(type_mgr& mgr, type_env& env) {
|
||||||
|
return_type = mgr.new_type();
|
||||||
|
type_ptr full_type = return_type;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto it = params.rbegin(); it != params.rend(); it++) {
|
||||||
|
type_ptr param_type = mgr.new_type();
|
||||||
|
full_type = type_ptr(new type_arr(param_type, full_type));
|
||||||
|
param_types.push_back(param_type);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
env.bind(name, full_type);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_defn::typecheck_second(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
|
||||||
|
type_env new_env = env.scope();
|
||||||
|
auto param_it = params.begin();
|
||||||
|
auto type_it = param_types.rbegin();
|
||||||
|
|
||||||
|
while(param_it != params.end() && type_it != param_types.rend()) {
|
||||||
|
new_env.bind(*param_it, *type_it);
|
||||||
|
param_it++;
|
||||||
|
type_it++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr body_type = body->typecheck_common(mgr, new_env);
|
||||||
|
mgr.unify(return_type, body_type);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_defn::resolve(const type_mgr& mgr) {
|
||||||
|
type_var* var;
|
||||||
|
body->resolve_common(mgr);
|
||||||
|
|
||||||
|
return_type = mgr.resolve(return_type, var);
|
||||||
|
if(var) throw type_error("ambiguously typed program");
|
||||||
|
for(auto& param_type : param_types) {
|
||||||
|
param_type = mgr.resolve(param_type, var);
|
||||||
|
if(var) throw type_error("ambiguously typed program");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_defn::compile() {
|
||||||
|
env_ptr new_env = env_ptr(new env_offset(0, nullptr));
|
||||||
|
for(auto it = params.rbegin(); it != params.rend(); it++) {
|
||||||
|
new_env = env_ptr(new env_var(*it, new_env));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
body->compile(new_env, instructions);
|
||||||
|
instructions.push_back(instruction_ptr(new instruction_update(params.size())));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_data::typecheck_first(type_mgr& mgr, type_env& env) {
|
||||||
|
type_data* this_type = new type_data(name);
|
||||||
|
type_ptr return_type = type_ptr(this_type);
|
||||||
|
int next_tag = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto& constructor : constructors) {
|
||||||
|
this_type->constructors[constructor->name] = { next_tag++ };
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr full_type = return_type;
|
||||||
|
for(auto it = constructor->types.rbegin(); it != constructor->types.rend(); it++) {
|
||||||
|
type_ptr type = type_ptr(new type_base(*it));
|
||||||
|
full_type = type_ptr(new type_arr(type, full_type));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
env.bind(constructor->name, full_type);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_data::typecheck_second(type_mgr& mgr, const type_env& env) const {
|
||||||
|
// Nothing
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_data::resolve(const type_mgr& mgr) {
|
||||||
|
// Nothing
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void definition_data::compile() {
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
23
code/compiler/07/env.cpp
Normal file
23
code/compiler/07/env.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,23 @@
|
||||||
|
#include "env.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
int env_var::get_offset(const std::string& name) const {
|
||||||
|
if(name == this->name) return 0;
|
||||||
|
if(parent) return parent->get_offset(name) + 1;
|
||||||
|
throw 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool env_var::has_variable(const std::string& name) const {
|
||||||
|
if(name == this->name) return true;
|
||||||
|
if(parent) return parent->has_variable(name);
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int env_offset::get_offset(const std::string& name) const {
|
||||||
|
if(parent) return parent->get_offset(name) + offset;
|
||||||
|
throw 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool env_offset::has_variable(const std::string& name) const {
|
||||||
|
if(parent) return parent->has_variable(name);
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
34
code/compiler/07/env.hpp
Normal file
34
code/compiler/07/env.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,34 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
|
||||||
|
struct env {
|
||||||
|
virtual ~env() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual int get_offset(const std::string& name) const = 0;
|
||||||
|
virtual bool has_variable(const std::string& name) const = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using env_ptr = std::shared_ptr<env>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct env_var : public env {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
env_ptr parent;
|
||||||
|
|
||||||
|
env_var(std::string& n, env_ptr p)
|
||||||
|
: name(std::move(n)), parent(std::move(p)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
int get_offset(const std::string& name) const;
|
||||||
|
bool has_variable(const std::string& name) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct env_offset : public env {
|
||||||
|
int offset;
|
||||||
|
env_ptr parent;
|
||||||
|
|
||||||
|
env_offset(int o, env_ptr p)
|
||||||
|
: offset(o), parent(std::move(p)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
int get_offset(const std::string& name) const;
|
||||||
|
bool has_variable(const std::string& name) const;
|
||||||
|
};
|
5
code/compiler/07/error.cpp
Normal file
5
code/compiler/07/error.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||||
|
#include "error.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
const char* type_error::what() const noexcept {
|
||||||
|
return "an error occured while checking the types of the program";
|
||||||
|
}
|
21
code/compiler/07/error.hpp
Normal file
21
code/compiler/07/error.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,21 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <exception>
|
||||||
|
#include "type.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_error : std::exception {
|
||||||
|
std::string description;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_error(std::string d)
|
||||||
|
: description(std::move(d)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
const char* what() const noexcept override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct unification_error : public type_error {
|
||||||
|
type_ptr left;
|
||||||
|
type_ptr right;
|
||||||
|
|
||||||
|
unification_error(type_ptr l, type_ptr r)
|
||||||
|
: left(std::move(l)), right(std::move(r)),
|
||||||
|
type_error("failed to unify types") {}
|
||||||
|
};
|
2
code/compiler/07/examples/bad1.txt
Normal file
2
code/compiler/07/examples/bad1.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
||||||
|
data Bool = { True, False }
|
||||||
|
defn main = { 3 + True }
|
1
code/compiler/07/examples/bad2.txt
Normal file
1
code/compiler/07/examples/bad2.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
defn main = { 1 2 3 4 5 }
|
8
code/compiler/07/examples/bad3.txt
Normal file
8
code/compiler/07/examples/bad3.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1,8 @@
|
||||||
|
data List = { Nil, Cons Int List }
|
||||||
|
|
||||||
|
defn head l = {
|
||||||
|
case l of {
|
||||||
|
Nil -> { 0 }
|
||||||
|
Cons x y z -> { x }
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
2
code/compiler/07/examples/works1.txt
Normal file
2
code/compiler/07/examples/works1.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
||||||
|
defn main = { plus 320 6 }
|
||||||
|
defn plus x y = { x + y }
|
3
code/compiler/07/examples/works2.txt
Normal file
3
code/compiler/07/examples/works2.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1,3 @@
|
||||||
|
defn add x y = { x + y }
|
||||||
|
defn double x = { add x x }
|
||||||
|
defn main = { double 163 }
|
7
code/compiler/07/examples/works3.txt
Normal file
7
code/compiler/07/examples/works3.txt
Normal file
|
@ -0,0 +1,7 @@
|
||||||
|
data List = { Nil, Cons Int List }
|
||||||
|
defn length l = {
|
||||||
|
case l of {
|
||||||
|
Nil -> { 0 }
|
||||||
|
Cons x xs -> { 1 + length xs }
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
78
code/compiler/07/instruction.cpp
Normal file
78
code/compiler/07/instruction.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,78 @@
|
||||||
|
#include "instruction.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
static void print_indent(int n, std::ostream& to) {
|
||||||
|
while(n--) to << " ";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_pushint::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "PushInt(" << value << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_pushglobal::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "PushGlobal(" << name << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_push::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Push(" << offset << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_mkapp::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "MkApp()" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_update::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Update(" << offset << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_pack::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Pack(" << tag << ", " << size << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_split::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Split()" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_jump::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Jump(" << std::endl;
|
||||||
|
for(auto& instruction_set : branches) {
|
||||||
|
for(auto& instruction : instruction_set) {
|
||||||
|
instruction->print(indent + 2, to);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
to << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_slide::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Slide(" << offset << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_binop::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "BinOp(" << op_action(op) << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_eval::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Eval()" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_alloc::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Alloc(" << amount << ")" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void instruction_unwind::print(int indent, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
print_indent(indent, to);
|
||||||
|
to << "Unwind()" << std::endl;
|
||||||
|
}
|
111
code/compiler/07/instruction.hpp
Normal file
111
code/compiler/07/instruction.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,111 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include <vector>
|
||||||
|
#include <map>
|
||||||
|
#include <ostream>
|
||||||
|
#include "binop.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction {
|
||||||
|
virtual ~instruction() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void print(int indent, std::ostream& to) const = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using instruction_ptr = std::unique_ptr<instruction>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_pushint : public instruction {
|
||||||
|
int value;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_pushint(int v)
|
||||||
|
: value(v) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_pushglobal : public instruction {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_pushglobal(std::string n)
|
||||||
|
: name(std::move(n)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_push : public instruction {
|
||||||
|
int offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_push(int o)
|
||||||
|
: offset(o) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_mkapp : public instruction {
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_update : public instruction {
|
||||||
|
int offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_update(int o)
|
||||||
|
: offset(o) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_pack : public instruction {
|
||||||
|
int tag;
|
||||||
|
int size;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_pack(int t, int s)
|
||||||
|
: tag(t), size(s) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_split : public instruction {
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_jump : public instruction {
|
||||||
|
std::vector<std::vector<instruction_ptr>> branches;
|
||||||
|
std::map<int, int> tag_mappings;
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_slide : public instruction {
|
||||||
|
int offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_slide(int o)
|
||||||
|
: offset(o) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_binop : public instruction {
|
||||||
|
binop op;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_binop(binop o)
|
||||||
|
: op(o) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_eval : public instruction {
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_alloc : public instruction {
|
||||||
|
int amount;
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction_alloc(int a)
|
||||||
|
: amount(a) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct instruction_unwind : public instruction {
|
||||||
|
void print(int indent, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
88
code/compiler/07/main.cpp
Normal file
88
code/compiler/07/main.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,88 @@
|
||||||
|
#include "ast.hpp"
|
||||||
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include "parser.hpp"
|
||||||
|
#include "error.hpp"
|
||||||
|
#include "type.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
void yy::parser::error(const std::string& msg) {
|
||||||
|
std::cout << "An error occured: " << msg << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
extern std::vector<definition_ptr> program;
|
||||||
|
|
||||||
|
void typecheck_program(
|
||||||
|
const std::vector<definition_ptr>& prog,
|
||||||
|
type_mgr& mgr, type_env& env) {
|
||||||
|
type_ptr int_type = type_ptr(new type_base("Int"));
|
||||||
|
type_ptr binop_type = type_ptr(new type_arr(
|
||||||
|
int_type,
|
||||||
|
type_ptr(new type_arr(int_type, int_type))));
|
||||||
|
|
||||||
|
env.bind("+", binop_type);
|
||||||
|
env.bind("-", binop_type);
|
||||||
|
env.bind("*", binop_type);
|
||||||
|
env.bind("/", binop_type);
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto& def : prog) {
|
||||||
|
def->typecheck_first(mgr, env);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto& def : prog) {
|
||||||
|
def->typecheck_second(mgr, env);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto& pair : env.names) {
|
||||||
|
std::cout << pair.first << ": ";
|
||||||
|
pair.second->print(mgr, std::cout);
|
||||||
|
std::cout << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for(auto& def : prog) {
|
||||||
|
def->resolve(mgr);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void compile_program(const std::vector<definition_ptr>& prog) {
|
||||||
|
for(auto& def : prog) {
|
||||||
|
def->compile();
|
||||||
|
|
||||||
|
definition_defn* defn = dynamic_cast<definition_defn*>(def.get());
|
||||||
|
if(!defn) continue;
|
||||||
|
for(auto& instruction : defn->instructions) {
|
||||||
|
instruction->print(0, std::cout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int main() {
|
||||||
|
yy::parser parser;
|
||||||
|
type_mgr mgr;
|
||||||
|
type_env env;
|
||||||
|
|
||||||
|
parser.parse();
|
||||||
|
for(auto& definition : program) {
|
||||||
|
definition_defn* def = dynamic_cast<definition_defn*>(definition.get());
|
||||||
|
if(!def) continue;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::cout << def->name;
|
||||||
|
for(auto& param : def->params) std::cout << " " << param;
|
||||||
|
std::cout << ":" << std::endl;
|
||||||
|
|
||||||
|
def->body->print(1, std::cout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
try {
|
||||||
|
typecheck_program(program, mgr, env);
|
||||||
|
compile_program(program);
|
||||||
|
} catch(unification_error& err) {
|
||||||
|
std::cout << "failed to unify types: " << std::endl;
|
||||||
|
std::cout << " (1) \033[34m";
|
||||||
|
err.left->print(mgr, std::cout);
|
||||||
|
std::cout << "\033[0m" << std::endl;
|
||||||
|
std::cout << " (2) \033[32m";
|
||||||
|
err.right->print(mgr, std::cout);
|
||||||
|
std::cout << "\033[0m" << std::endl;
|
||||||
|
} catch(type_error& err) {
|
||||||
|
std::cout << "failed to type check program: " << err.description << std::endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
140
code/compiler/07/parser.y
Normal file
140
code/compiler/07/parser.y
Normal file
|
@ -0,0 +1,140 @@
|
||||||
|
%{
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include "ast.hpp"
|
||||||
|
#include "parser.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<definition_ptr> program;
|
||||||
|
extern yy::parser::symbol_type yylex();
|
||||||
|
|
||||||
|
%}
|
||||||
|
|
||||||
|
%token PLUS
|
||||||
|
%token TIMES
|
||||||
|
%token MINUS
|
||||||
|
%token DIVIDE
|
||||||
|
%token <int> INT
|
||||||
|
%token DEFN
|
||||||
|
%token DATA
|
||||||
|
%token CASE
|
||||||
|
%token OF
|
||||||
|
%token OCURLY
|
||||||
|
%token CCURLY
|
||||||
|
%token OPAREN
|
||||||
|
%token CPAREN
|
||||||
|
%token COMMA
|
||||||
|
%token ARROW
|
||||||
|
%token EQUAL
|
||||||
|
%token <std::string> LID
|
||||||
|
%token <std::string> UID
|
||||||
|
|
||||||
|
%language "c++"
|
||||||
|
%define api.value.type variant
|
||||||
|
%define api.token.constructor
|
||||||
|
|
||||||
|
%type <std::vector<std::string>> lowercaseParams uppercaseParams
|
||||||
|
%type <std::vector<definition_ptr>> program definitions
|
||||||
|
%type <std::vector<branch_ptr>> branches
|
||||||
|
%type <std::vector<constructor_ptr>> constructors
|
||||||
|
%type <ast_ptr> aAdd aMul case app appBase
|
||||||
|
%type <definition_ptr> definition defn data
|
||||||
|
%type <branch_ptr> branch
|
||||||
|
%type <pattern_ptr> pattern
|
||||||
|
%type <constructor_ptr> constructor
|
||||||
|
|
||||||
|
%start program
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
|
||||||
|
program
|
||||||
|
: definitions { program = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
definitions
|
||||||
|
: definitions definition { $$ = std::move($1); $$.push_back(std::move($2)); }
|
||||||
|
| definition { $$ = std::vector<definition_ptr>(); $$.push_back(std::move($1)); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
definition
|
||||||
|
: defn { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
| data { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
defn
|
||||||
|
: DEFN LID lowercaseParams EQUAL OCURLY aAdd CCURLY
|
||||||
|
{ $$ = definition_ptr(
|
||||||
|
new definition_defn(std::move($2), std::move($3), std::move($6))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
lowercaseParams
|
||||||
|
: %empty { $$ = std::vector<std::string>(); }
|
||||||
|
| lowercaseParams LID { $$ = std::move($1); $$.push_back(std::move($2)); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
uppercaseParams
|
||||||
|
: %empty { $$ = std::vector<std::string>(); }
|
||||||
|
| uppercaseParams UID { $$ = std::move($1); $$.push_back(std::move($2)); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
aAdd
|
||||||
|
: aAdd PLUS aMul { $$ = ast_ptr(new ast_binop(PLUS, std::move($1), std::move($3))); }
|
||||||
|
| aAdd MINUS aMul { $$ = ast_ptr(new ast_binop(MINUS, std::move($1), std::move($3))); }
|
||||||
|
| aMul { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
aMul
|
||||||
|
: aMul TIMES app { $$ = ast_ptr(new ast_binop(TIMES, std::move($1), std::move($3))); }
|
||||||
|
| aMul DIVIDE app { $$ = ast_ptr(new ast_binop(DIVIDE, std::move($1), std::move($3))); }
|
||||||
|
| app { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
app
|
||||||
|
: app appBase { $$ = ast_ptr(new ast_app(std::move($1), std::move($2))); }
|
||||||
|
| appBase { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
appBase
|
||||||
|
: INT { $$ = ast_ptr(new ast_int($1)); }
|
||||||
|
| LID { $$ = ast_ptr(new ast_lid(std::move($1))); }
|
||||||
|
| UID { $$ = ast_ptr(new ast_uid(std::move($1))); }
|
||||||
|
| OPAREN aAdd CPAREN { $$ = std::move($2); }
|
||||||
|
| case { $$ = std::move($1); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
case
|
||||||
|
: CASE aAdd OF OCURLY branches CCURLY
|
||||||
|
{ $$ = ast_ptr(new ast_case(std::move($2), std::move($5))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
branches
|
||||||
|
: branches branch { $$ = std::move($1); $$.push_back(std::move($2)); }
|
||||||
|
| branch { $$ = std::vector<branch_ptr>(); $$.push_back(std::move($1));}
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
branch
|
||||||
|
: pattern ARROW OCURLY aAdd CCURLY
|
||||||
|
{ $$ = branch_ptr(new branch(std::move($1), std::move($4))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
pattern
|
||||||
|
: LID { $$ = pattern_ptr(new pattern_var(std::move($1))); }
|
||||||
|
| UID lowercaseParams
|
||||||
|
{ $$ = pattern_ptr(new pattern_constr(std::move($1), std::move($2))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
data
|
||||||
|
: DATA UID EQUAL OCURLY constructors CCURLY
|
||||||
|
{ $$ = definition_ptr(new definition_data(std::move($2), std::move($5))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
constructors
|
||||||
|
: constructors COMMA constructor { $$ = std::move($1); $$.push_back(std::move($3)); }
|
||||||
|
| constructor
|
||||||
|
{ $$ = std::vector<constructor_ptr>(); $$.push_back(std::move($1)); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
||||||
|
constructor
|
||||||
|
: UID uppercaseParams
|
||||||
|
{ $$ = constructor_ptr(new constructor(std::move($1), std::move($2))); }
|
||||||
|
;
|
||||||
|
|
50
code/compiler/07/runtime.c
Normal file
50
code/compiler/07/runtime.c
Normal file
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
#include <assert.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
struct stack;
|
||||||
|
|
||||||
|
enum node_tag {
|
||||||
|
NODE_APP,
|
||||||
|
NODE_NUM,
|
||||||
|
NODE_GLOBAL,
|
||||||
|
NODE_IND,
|
||||||
|
NODE_PACK
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_base {
|
||||||
|
enum node_tag tag;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_app {
|
||||||
|
struct node_base base;
|
||||||
|
struct node_base* left;
|
||||||
|
struct node_base* right;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_num {
|
||||||
|
struct node_base base;
|
||||||
|
int32_t value;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_global {
|
||||||
|
struct node_base base;
|
||||||
|
void (*function)(struct stack*);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_ind {
|
||||||
|
struct node_base base;
|
||||||
|
struct node_base* next;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_data {
|
||||||
|
struct node_base base;
|
||||||
|
int8_t tag;
|
||||||
|
struct node_base** array;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct node_base* alloc_node() {
|
||||||
|
node_base* new_node = malloc(sizeof(struct node_app));
|
||||||
|
assert(new_node != NULL);
|
||||||
|
return new_node;
|
||||||
|
}
|
34
code/compiler/07/scanner.l
Normal file
34
code/compiler/07/scanner.l
Normal file
|
@ -0,0 +1,34 @@
|
||||||
|
%option noyywrap
|
||||||
|
|
||||||
|
%{
|
||||||
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include "ast.hpp"
|
||||||
|
#include "parser.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
#define YY_DECL yy::parser::symbol_type yylex()
|
||||||
|
|
||||||
|
%}
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
|
||||||
|
[ \n]+ {}
|
||||||
|
\+ { return yy::parser::make_PLUS(); }
|
||||||
|
\* { return yy::parser::make_TIMES(); }
|
||||||
|
- { return yy::parser::make_MINUS(); }
|
||||||
|
\/ { return yy::parser::make_DIVIDE(); }
|
||||||
|
[0-9]+ { return yy::parser::make_INT(atoi(yytext)); }
|
||||||
|
defn { return yy::parser::make_DEFN(); }
|
||||||
|
data { return yy::parser::make_DATA(); }
|
||||||
|
case { return yy::parser::make_CASE(); }
|
||||||
|
of { return yy::parser::make_OF(); }
|
||||||
|
\{ { return yy::parser::make_OCURLY(); }
|
||||||
|
\} { return yy::parser::make_CCURLY(); }
|
||||||
|
\( { return yy::parser::make_OPAREN(); }
|
||||||
|
\) { return yy::parser::make_CPAREN(); }
|
||||||
|
, { return yy::parser::make_COMMA(); }
|
||||||
|
-> { return yy::parser::make_ARROW(); }
|
||||||
|
= { return yy::parser::make_EQUAL(); }
|
||||||
|
[a-z][a-zA-Z]* { return yy::parser::make_LID(std::string(yytext)); }
|
||||||
|
[A-Z][a-zA-Z]* { return yy::parser::make_UID(std::string(yytext)); }
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
99
code/compiler/07/type.cpp
Normal file
99
code/compiler/07/type.cpp
Normal file
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@ -0,0 +1,99 @@
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||||||
|
#include "type.hpp"
|
||||||
|
#include <sstream>
|
||||||
|
#include <algorithm>
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||||||
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#include "error.hpp"
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||||||
|
void type_var::print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const {
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||||||
|
auto it = mgr.types.find(name);
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||||||
|
if(it != mgr.types.end()) {
|
||||||
|
it->second->print(mgr, to);
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||||||
|
} else {
|
||||||
|
to << name;
|
||||||
|
}
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
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void type_base::print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const {
|
||||||
|
to << name;
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||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
void type_arr::print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const {
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||||||
|
left->print(mgr, to);
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||||||
|
to << " -> (";
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||||||
|
right->print(mgr, to);
|
||||||
|
to << ")";
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||||||
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}
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||||||
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|
std::string type_mgr::new_type_name() {
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int temp = last_id++;
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|
std::string str = "";
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|
||||||
|
while(temp != -1) {
|
||||||
|
str += (char) ('a' + (temp % 26));
|
||||||
|
temp = temp / 26 - 1;
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
std::reverse(str.begin(), str.end());
|
||||||
|
return str;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
type_ptr type_mgr::new_type() {
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||||||
|
return type_ptr(new type_var(new_type_name()));
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
type_ptr type_mgr::new_arrow_type() {
|
||||||
|
return type_ptr(new type_arr(new_type(), new_type()));
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
type_ptr type_mgr::resolve(type_ptr t, type_var*& var) const {
|
||||||
|
type_var* cast;
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||||||
|
|
||||||
|
var = nullptr;
|
||||||
|
while((cast = dynamic_cast<type_var*>(t.get()))) {
|
||||||
|
auto it = types.find(cast->name);
|
||||||
|
|
||||||
|
if(it == types.end()) {
|
||||||
|
var = cast;
|
||||||
|
break;
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||||||
|
}
|
||||||
|
t = it->second;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
return t;
|
||||||
|
}
|
||||||
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|
||||||
|
void type_mgr::unify(type_ptr l, type_ptr r) {
|
||||||
|
type_var* lvar;
|
||||||
|
type_var* rvar;
|
||||||
|
type_arr* larr;
|
||||||
|
type_arr* rarr;
|
||||||
|
type_base* lid;
|
||||||
|
type_base* rid;
|
||||||
|
|
||||||
|
l = resolve(l, lvar);
|
||||||
|
r = resolve(r, rvar);
|
||||||
|
|
||||||
|
if(lvar) {
|
||||||
|
bind(lvar->name, r);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
} else if(rvar) {
|
||||||
|
bind(rvar->name, l);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
} else if((larr = dynamic_cast<type_arr*>(l.get())) &&
|
||||||
|
(rarr = dynamic_cast<type_arr*>(r.get()))) {
|
||||||
|
unify(larr->left, rarr->left);
|
||||||
|
unify(larr->right, rarr->right);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
} else if((lid = dynamic_cast<type_base*>(l.get())) &&
|
||||||
|
(rid = dynamic_cast<type_base*>(r.get()))) {
|
||||||
|
if(lid->name == rid->name) return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
throw unification_error(l, r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void type_mgr::bind(const std::string& s, type_ptr t) {
|
||||||
|
type_var* other = dynamic_cast<type_var*>(t.get());
|
||||||
|
|
||||||
|
if(other && other->name == s) return;
|
||||||
|
types[s] = t;
|
||||||
|
}
|
65
code/compiler/07/type.hpp
Normal file
65
code/compiler/07/type.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,65 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include <map>
|
||||||
|
|
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|
struct type_mgr;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type {
|
||||||
|
virtual ~type() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using type_ptr = std::shared_ptr<type>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_var : public type {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_var(std::string n)
|
||||||
|
: name(std::move(n)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_base : public type {
|
||||||
|
std::string name;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_base(std::string n)
|
||||||
|
: name(std::move(n)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_data : public type_base {
|
||||||
|
struct constructor {
|
||||||
|
int tag;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::map<std::string, constructor> constructors;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_data(std::string n)
|
||||||
|
: type_base(std::move(n)) {}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_arr : public type {
|
||||||
|
type_ptr left;
|
||||||
|
type_ptr right;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_arr(type_ptr l, type_ptr r)
|
||||||
|
: left(std::move(l)), right(std::move(r)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print(const type_mgr& mgr, std::ostream& to) const;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_mgr {
|
||||||
|
int last_id = 0;
|
||||||
|
std::map<std::string, type_ptr> types;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string new_type_name();
|
||||||
|
type_ptr new_type();
|
||||||
|
type_ptr new_arrow_type();
|
||||||
|
|
||||||
|
void unify(type_ptr l, type_ptr r);
|
||||||
|
type_ptr resolve(type_ptr t, type_var*& var) const;
|
||||||
|
void bind(const std::string& s, type_ptr t);
|
||||||
|
};
|
16
code/compiler/07/type_env.cpp
Normal file
16
code/compiler/07/type_env.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,16 @@
|
||||||
|
#include "type_env.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr type_env::lookup(const std::string& name) const {
|
||||||
|
auto it = names.find(name);
|
||||||
|
if(it != names.end()) return it->second;
|
||||||
|
if(parent) return parent->lookup(name);
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void type_env::bind(const std::string& name, type_ptr t) {
|
||||||
|
names[name] = t;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
type_env type_env::scope() const {
|
||||||
|
return type_env(this);
|
||||||
|
}
|
16
code/compiler/07/type_env.hpp
Normal file
16
code/compiler/07/type_env.hpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,16 @@
|
||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <map>
|
||||||
|
#include "type.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
struct type_env {
|
||||||
|
std::map<std::string, type_ptr> names;
|
||||||
|
type_env const* parent = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
type_env(type_env const* p)
|
||||||
|
: parent(p) {}
|
||||||
|
type_env() : type_env(nullptr) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
type_ptr lookup(const std::string& name) const;
|
||||||
|
void bind(const std::string& name, type_ptr t);
|
||||||
|
type_env scope() const;
|
||||||
|
};
|
68
content/blog/07_compiler_runtime.md
Normal file
68
content/blog/07_compiler_runtime.md
Normal file
|
@ -0,0 +1,68 @@
|
||||||
|
---
|
||||||
|
title: Compiling a Functional Language Using C++, Part 7 - Runtime
|
||||||
|
date: 2019-08-06T14:26:38-07:00
|
||||||
|
draft: true
|
||||||
|
tags: ["C and C++", "Functional Languages", "Compilers"]
|
||||||
|
---
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|
Wikipedia has the following definition for a __runtime__:
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|
> A [runtime] primarily implements portions of an execution model.
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|
We know what our execution model is! We talked about it in Part 5 - it's the
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||||||
|
lazy graph reduction we've been talking about. Creating and manipulating
|
||||||
|
graph nodes is slightly above hardware level, and all programs in our
|
||||||
|
functional language will rely on such manipulation (it's how they run!). Furthermore,
|
||||||
|
most G-machine instructions are also above hardware level (especially unwind!).
|
||||||
|
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|
Push and Slide and other instructions are pretty complex instructions.
|
||||||
|
Most computers aren't stack machines. We'll have to implement
|
||||||
|
our own stack, and whenever a graph-building function will want to modify
|
||||||
|
the stack, it will have to call library routines for our stack implementation:
|
||||||
|
|
||||||
|
```C
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|
void stack_push(struct stack* s, struct node_s* n);
|
||||||
|
struct node_s* stack_slide(struct stack* s, size_t c);
|
||||||
|
/* other stack operations */
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Furthermore, we observe that Unwind does a lot of the heavy lifting in our
|
||||||
|
G-machine definition. After we build the graph,
|
||||||
|
Unwind is what picks it apart and performs function calls. Furthermore,
|
||||||
|
Unwind pushes Unwind back on the stack: once you've hit it,
|
||||||
|
you're continuing to Unwind until you reach a function call. This
|
||||||
|
effectively means we can implement Unwind as a loop:
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|
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|
```C
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|
while(1) {
|
||||||
|
// Check for Unwind's first rule
|
||||||
|
// Check for Unwind's second rule
|
||||||
|
// ...
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
In this implementation, Unwind is in charge. We won't need to insert
|
||||||
|
the Unwind operations at the end of our generated functions, and you
|
||||||
|
may have noticed we've already been following this strategy in our
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|
implementation of the G-machine compilation.
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||||||
|
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|
We can start working on an implementation of the runtime right now,
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|
beginning with the nodes:
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|
{{< codelines "C++" "compiler/07/runtime.c" 5 46 >}}
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|
We have a variety of different nodes that can be on the stack, but without
|
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|
the magic of C++'s `vtable` and RTTI, we have to take care of the bookkeeping
|
||||||
|
ourselves. We add an enum, `node_tag`, which we will use to indicate what
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||||||
|
type of node we're looking at. We also add a "base class" `node_base`, which
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|
contains the fields that all nodes must contain (only `tag` at the moment).
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We then add to the beginning of each node struct a member of type
|
||||||
|
`node_base`. With this, a pointer to a node struct can be interpreted as a pointer
|
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|
to `node_base`, which is our lowest common denominator. To go back, we
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||||||
|
check the `tag` of `node_base`, and cast the pointer appropriately. This way,
|
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|
we mimic inheritance, in a very basic manner.
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|
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|
We also add an `alloc_node`, which allocates a region of memory big enough
|
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|
to be any node. We do this because we sometimes mutate nodes (replacing
|
||||||
|
expressions with the results of their evaluation), changing their type.
|
||||||
|
We then want to be able to change a node without reallocating memory.
|
||||||
|
Since the biggest node we have is `node_app`, that's the one we choose.
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