source: src/Concurrency/Actors.cpp @ 21a2a7d

ADTast-experimental
Last change on this file since 21a2a7d was ccf1d99, checked in by caparsons <caparson@…>, 15 months ago

intermediate push so I can move to nasus to performance test some stuff

  • Property mode set to 100644
File size: 21.2 KB
Line 
1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2015 University of Waterloo
3//
4// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
5// file "LICENCE" distributed with Cforall.
6//
7// Actors.cpp -- generate code needed by the actor system
8//
9// Author           : Colby Parsons
10// Created On       : Thurs Jan  19 15:34:00 2023
11// Last Modified By : Colby Parsons
12// Last Modified On : Thurs Jan  19 15:34:00 2023
13// Update Count     : 0
14//
15
16#include "AST/Print.hpp"
17#include "AST/Decl.hpp"
18#include "AST/Pass.hpp"
19#include "AST/Type.hpp"
20#include "AST/Stmt.hpp"
21#include "AST/TranslationUnit.hpp"
22#include "AST/Expr.hpp"
23#include <algorithm>
24using namespace ast;
25using namespace std;
26
27namespace Concurrency {
28
29struct CollectactorStructDecls : public ast::WithGuards {
30    unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls;
31    unordered_set<const StructDecl *>  & messageStructDecls;
32    const StructDecl ** requestDecl;
33    const EnumDecl ** allocationDecl;
34    const StructDecl ** actorDecl;
35    const StructDecl ** msgDecl;
36    StructDecl * parentDecl;
37    bool insideStruct = false;
38    bool namedDecl = false;
39
40    // finds and sets a ptr to the Allocation enum, which is needed in the next pass
41    void previsit( const EnumDecl * decl ) {
42        if( decl->name == "Allocation" ) *allocationDecl = decl;
43    }
44
45    // finds and sets a ptr to the actor, message, and request structs, which are needed in the next pass
46    void previsit( const StructDecl * decl ) {
47        GuardValue(insideStruct);
48        insideStruct = true;
49        parentDecl = mutate( decl );
50        if( decl->name == "actor" ) *actorDecl = decl;
51        if( decl->name == "message" ) *msgDecl = decl;
52        if( decl->name == "request" ) *requestDecl = decl;
53        }
54
55    // this catches structs of the form:
56    //     struct dummy_actor { actor a; };
57    // since they should be:
58    //     struct dummy_actor { inline actor; };
59    void previsit ( const ObjectDecl * decl ) {
60        if ( insideStruct && ! decl->name.empty() ) {
61            GuardValue(namedDecl);
62            namedDecl = true;
63        }
64    }
65
66    // this collects the valid actor and message struct decl pts
67    void postvisit( const StructInstType * node ) {
68        if ( ! *actorDecl || ! *msgDecl ) return;
69        if ( insideStruct && !namedDecl ) {
70            if ( node->aggr() == *actorDecl ) {
71                actorStructDecls.insert( parentDecl );
72            } else if ( node->aggr() == *msgDecl ) {
73                messageStructDecls.insert( parentDecl );
74            }
75        }
76        }
77
78  public:
79    CollectactorStructDecls( unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls, unordered_set<const StructDecl *> & messageStructDecls,
80        const StructDecl ** requestDecl, const EnumDecl ** allocationDecl, const StructDecl ** actorDecl, const StructDecl ** msgDecl ) 
81        : actorStructDecls( actorStructDecls ), messageStructDecls( messageStructDecls ), requestDecl( requestDecl ), 
82        allocationDecl( allocationDecl ), actorDecl(actorDecl), msgDecl(msgDecl) {}
83};
84
85// keeps track of all fwdDecls of message routines so that we can hoist them to right after the appropriate decls
86class FwdDeclTable {
87
88    // tracks which decls we have seen so that we can hoist the FunctionDecl to the highest point possible
89    struct FwdDeclData { 
90        const StructDecl * actorDecl;
91        const StructDecl * msgDecl;
92        FunctionDecl * fwdDecl;
93        bool actorFound;
94        bool msgFound;
95
96        bool readyToInsert() { return actorFound && msgFound; }
97        bool foundActor() { actorFound = true; return readyToInsert(); }
98        bool foundMsg() { msgFound = true; return readyToInsert(); }
99
100        FwdDeclData( const StructDecl * actorDecl, const StructDecl * msgDecl, FunctionDecl * fwdDecl ) :
101            actorDecl(actorDecl), msgDecl(msgDecl), fwdDecl(fwdDecl), actorFound(false), msgFound(false) {}
102    };
103
104    // map indexed by actor struct ptr
105    // value is map of all FwdDeclData that contains said actor struct ptr
106    // inner map is indexed by the message struct ptr of FwdDeclData
107    unordered_map<const StructDecl *, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>> actorMap;
108
109    // this map is the same except the outer map is indexed by message ptr and the inner is indexed by actor ptr
110    unordered_map<const StructDecl *, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>> msgMap;
111
112    void insert( const StructDecl * decl, const StructDecl * otherDecl, unordered_map<const StructDecl *, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>> & map, FwdDeclData * data ) {
113        auto iter = map.find( decl );
114        if ( iter != map.end() ) { // if decl exists in map append data to existing inner map
115            iter->second.emplace( make_pair( otherDecl, data ) );
116        } else { // else create inner map for key
117            map.emplace( make_pair( decl, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>( { make_pair( otherDecl, data ) } ) ) );
118        }
119    }
120
121  public:
122    // insert decl into table so that we can fwd declare it later (average cost: O(1))
123    void insertDecl( const StructDecl * actorDecl, const StructDecl * msgDecl, FunctionDecl * fwdDecl ) {
124        FwdDeclData * declToInsert = new FwdDeclData( actorDecl, msgDecl, fwdDecl );
125        insert( actorDecl, msgDecl, actorMap, declToInsert );
126        insert( msgDecl, actorDecl, msgMap, declToInsert );
127    }
128
129    // returns list of decls to insert after current struct decl
130    // Over the entire pass the runtime of this routine is O(r) where r is the # of receive routines
131    list<FunctionDecl *> updateDecl( const StructDecl * decl, bool isMsg ) {
132        unordered_map<const StructDecl *, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>> & map = isMsg ? msgMap : actorMap;
133        unordered_map<const StructDecl *, unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *>> & otherMap =  isMsg ? actorMap : msgMap;
134        auto iter = map.find( decl );
135        list<FunctionDecl *> toInsertAfter; // this is populated with decls that are ready to insert
136        if ( iter == map.end() ) return toInsertAfter;
137       
138        // iterate over inner map
139        unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *> & currInnerMap = iter->second;
140        for ( auto innerIter = currInnerMap.begin(); innerIter != currInnerMap.end(); ) {
141            FwdDeclData * currentDatum = innerIter->second;
142            bool readyToInsert = isMsg ? currentDatum->foundMsg() : currentDatum->foundActor();
143            if ( ! readyToInsert ) { ++innerIter; continue; }
144           
145            // readyToInsert is true so we are good to insert the forward decl of the message fn
146            toInsertAfter.push_back( currentDatum->fwdDecl );
147
148            // need to remove from other map before deleting
149            // find inner map in other map ( other map is actor map if original is msg map and vice versa )
150            const StructDecl * otherDecl = isMsg ? currentDatum->actorDecl : currentDatum->msgDecl;
151            auto otherMapIter = otherMap.find( otherDecl );
152
153            unordered_map<const StructDecl *, FwdDeclData *> & otherInnerMap = otherMapIter->second;
154
155            // find the FwdDeclData we need to remove in the other inner map
156            auto otherInnerIter = otherInnerMap.find( decl );
157
158            // remove references to deleted FwdDeclData from current inner map
159            innerIter = currInnerMap.erase( innerIter ); // this does the increment so no explicit inc needed
160
161            // remove references to deleted FwdDeclData from other inner map
162            otherInnerMap.erase( otherInnerIter );
163           
164            // if other inner map is now empty, remove key from other outer map
165            if ( otherInnerMap.empty() )
166                otherMap.erase( otherDecl );
167
168            // now we are safe to delete the FwdDeclData since we are done with it
169            // and we have removed all references to it from our data structures
170            delete currentDatum;
171        }
172
173        // if current inner map is now empty, remove key from outer map.
174        // Have to do this after iterating for safety
175        if ( currInnerMap.empty() )
176            map.erase( decl );
177
178        return toInsertAfter;
179    }
180};
181
182#define __ALLOC 0 // C_TODO: complete swap to no-alloc version
183
184struct GenReceiveDecls : public ast::WithDeclsToAdd<> {
185    unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls;
186    unordered_set<const StructDecl *>  & messageStructDecls;
187    const StructDecl ** requestDecl;
188    const EnumDecl ** allocationDecl;
189    const StructDecl ** actorDecl;
190    const StructDecl ** msgDecl;
191    FwdDeclTable & forwardDecls;
192
193        void postvisit( const FunctionDecl * decl ) {
194        // return if not of the form receive( param1, param2 ) or if it is a forward decl
195        if ( decl->name != "receive" || decl->params.size() != 2 || !decl->stmts ) return;
196
197        // the params should be references
198        const ReferenceType * derivedActorRef = dynamic_cast<const ReferenceType *>(decl->params.at(0)->get_type());
199        const ReferenceType * derivedMsgRef = dynamic_cast<const ReferenceType *>(decl->params.at(1)->get_type());
200        if ( !derivedActorRef || !derivedMsgRef ) return;
201
202        // the references should be to struct instances
203        const StructInstType * arg1InstType = dynamic_cast<const StructInstType *>(derivedActorRef->base.get());
204        const StructInstType * arg2InstType = dynamic_cast<const StructInstType *>(derivedMsgRef->base.get());
205        if ( !arg1InstType || !arg2InstType ) return;
206
207        // If the struct instances are derived actor and message types then generate the message send routine
208        auto actorIter = actorStructDecls.find( arg1InstType->aggr() );
209        auto messageIter = messageStructDecls.find( arg2InstType->aggr() );
210        if ( actorIter != actorStructDecls.end() && messageIter != messageStructDecls.end() ) {
211
212            // check that we have found all the decls we need from <actor.hfa>
213            if ( !*allocationDecl || !*requestDecl ) 
214                SemanticError( decl->location, "using actors requires a header, add #include <actor.hfa>\n" );
215
216            //////////////////////////////////////////////////////////////////////
217            // The following generates this send message operator routine for all receive(derived_actor &, derived_msg &) functions
218            /*
219                static inline derived_actor & ?|?( derived_actor & receiver, derived_msg & msg ) {
220                    request * new_req = alloc();
221                    Allocation (*my_work_fn)( derived_actor &, derived_msg & ) = receive;
222                    __receive_fn fn = (__receive_fn)my_work_fn;
223                    (*new_req){ &receiver, &msg, fn };
224                    send( receiver, *new_req );
225                    return receiver;
226                }
227            */ // C_TODO: update this with new no alloc version
228            CompoundStmt * sendBody = new CompoundStmt( decl->location );
229
230            #if __ALLOC
231            // Generates: request * new_req = alloc();
232            sendBody->push_back( new DeclStmt(
233                decl->location,
234                new ObjectDecl(
235                    decl->location,
236                    "new_req",
237                    new PointerType( new StructInstType( *requestDecl ) ),
238                    new SingleInit( decl->location, new UntypedExpr( decl->location, new NameExpr( decl->location, "alloc" ), {} ) )
239                )
240            ));
241            #else
242            // Generates: request new_req;
243            sendBody->push_back( new DeclStmt(
244                decl->location,
245                new ObjectDecl(
246                    decl->location,
247                    "new_req",
248                    new StructInstType( *requestDecl )
249                )
250            ));
251            #endif
252           
253            // Function type is: Allocation (*)( derived_actor &, derived_msg & )
254            FunctionType * derivedReceive = new FunctionType();
255            derivedReceive->params.push_back( ast::deepCopy( derivedActorRef ) );
256            derivedReceive->params.push_back( ast::deepCopy( derivedMsgRef ) );
257            derivedReceive->returns.push_back( new EnumInstType( *allocationDecl ) );
258
259            // Generates: Allocation (*my_work_fn)( derived_actor &, derived_msg & ) = receive;
260            sendBody->push_back( new DeclStmt(
261                decl->location,
262                new ObjectDecl(
263                    decl->location,
264                    "my_work_fn",
265                    new PointerType( derivedReceive ),
266                    new SingleInit( decl->location, new NameExpr( decl->location, "receive" ) )
267                )
268            ));
269
270            // Function type is: Allocation (*)( actor &, messsage & )
271            FunctionType * genericReceive = new FunctionType();
272            genericReceive->params.push_back( new ReferenceType( new StructInstType( *actorDecl ) ) );
273            genericReceive->params.push_back( new ReferenceType( new StructInstType( *msgDecl ) ) );
274            genericReceive->returns.push_back( new EnumInstType( *allocationDecl ) );
275
276            // Generates: Allocation (*fn)( actor &, messsage & ) = (Allocation (*)( actor &, messsage & ))my_work_fn;
277            // More readable synonymous code:
278            //     typedef Allocation (*__receive_fn)(actor &, message &);
279            //     __receive_fn fn = (__receive_fn)my_work_fn;
280            sendBody->push_back( new DeclStmt(
281                decl->location,
282                new ObjectDecl(
283                    decl->location,
284                    "fn",
285                    new PointerType( genericReceive ),
286                    new SingleInit( decl->location, 
287                        new CastExpr( decl->location, new NameExpr( decl->location, "my_work_fn" ), new PointerType( genericReceive ), ExplicitCast )
288                    )
289                )
290            ));
291
292            #if __ALLOC
293            // Generates: (*new_req){ &receiver, &msg, fn };
294            sendBody->push_back( new ExprStmt(
295                decl->location,
296                                new UntypedExpr (
297                    decl->location, 
298                                        new NameExpr( decl->location, "?{}" ),
299                                        {
300                                                new UntypedExpr( decl->location, new NameExpr( decl->location, "*?" ), {  new NameExpr( decl->location, "new_req" ) } ),
301                        new AddressExpr( new NameExpr( decl->location, "receiver" ) ),
302                        new AddressExpr( new NameExpr( decl->location, "msg" ) ),
303                        new NameExpr( decl->location, "fn" )
304                                        }
305                                )
306                        ));
307
308            // Generates: send( receiver, *new_req );
309            sendBody->push_back( new ExprStmt(
310                decl->location,
311                                new UntypedExpr (
312                    decl->location,
313                                        new NameExpr( decl->location, "send" ),
314                                        {
315                                                {
316                            new NameExpr( decl->location, "receiver" ),
317                            new UntypedExpr( decl->location, new NameExpr( decl->location, "*?" ), {  new NameExpr( decl->location, "new_req" ) } )
318                        }
319                                        }
320                                )
321                        ));
322            #else
323            // Generates: new_req{ &receiver, &msg, fn };
324            sendBody->push_back( new ExprStmt(
325                decl->location,
326                                new UntypedExpr (
327                    decl->location, 
328                                        new NameExpr( decl->location, "?{}" ),
329                                        {
330                                                new NameExpr( decl->location, "new_req" ),
331                        new AddressExpr( new NameExpr( decl->location, "receiver" ) ),
332                        new AddressExpr( new NameExpr( decl->location, "msg" ) ),
333                        new NameExpr( decl->location, "fn" )
334                                        }
335                                )
336                        ));
337
338            // Generates: send( receiver, new_req );
339            sendBody->push_back( new ExprStmt(
340                decl->location,
341                                new UntypedExpr (
342                    decl->location,
343                                        new NameExpr( decl->location, "send" ),
344                                        {
345                                                {
346                            new NameExpr( decl->location, "receiver" ),
347                            new NameExpr( decl->location, "new_req" )
348                        }
349                                        }
350                                )
351                        ));
352            #endif
353           
354            // Generates: return receiver;
355            sendBody->push_back( new ReturnStmt( decl->location, new NameExpr( decl->location, "receiver" ) ) );
356
357            // put it all together into the complete function decl from above
358            FunctionDecl * sendOperatorFunction = new FunctionDecl(
359                decl->location,
360                "?|?",
361                {},                     // forall
362                {
363                    new ObjectDecl(
364                        decl->location,
365                        "receiver",
366                        ast::deepCopy( derivedActorRef )
367                    ),
368                    new ObjectDecl(
369                        decl->location,
370                        "msg",
371                        ast::deepCopy( derivedMsgRef )
372                    )
373                },                      // params
374                { 
375                    new ObjectDecl(
376                        decl->location,
377                        "receiver_ret",
378                        ast::deepCopy( derivedActorRef )
379                    )
380                },
381                nullptr,               // body
382                { Storage::Static },    // storage
383                Linkage::Cforall,       // linkage
384                {},                     // attributes
385                { Function::Inline }
386            );
387           
388            // forward decls to resolve use before decl problem for '|' routines
389            forwardDecls.insertDecl( *actorIter, *messageIter , ast::deepCopy( sendOperatorFunction ) );
390            // forwardDecls.push_back( ast::deepCopy( sendOperatorFunction ) );
391
392            sendOperatorFunction->stmts = sendBody;
393            declsToAddAfter.push_back( sendOperatorFunction );
394        }
395        }
396
397  public:
398    GenReceiveDecls( unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls, unordered_set<const StructDecl *> & messageStructDecls,
399        const StructDecl ** requestDecl, const EnumDecl ** allocationDecl, const StructDecl ** actorDecl, const StructDecl ** msgDecl, 
400        FwdDeclTable & forwardDecls ) : actorStructDecls(actorStructDecls), messageStructDecls(messageStructDecls), 
401        requestDecl(requestDecl), allocationDecl(allocationDecl), actorDecl(actorDecl), msgDecl(msgDecl), forwardDecls(forwardDecls) {}
402};
403
404struct GenFwdDecls : public ast::WithDeclsToAdd<> {
405    unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls;
406    unordered_set<const StructDecl *>  & messageStructDecls;
407    FwdDeclTable & forwardDecls;
408
409    void postvisit( const StructDecl * decl ) {
410        list<FunctionDecl *> toAddAfter;
411        auto actorIter = actorStructDecls.find( decl );
412        if ( actorIter != actorStructDecls.end() ) { // this is a derived actor decl
413            // get list of fwd decls that we can now insert
414            toAddAfter = forwardDecls.updateDecl( decl, false );
415
416            // get rid of decl from actorStructDecls since we no longer need it
417            actorStructDecls.erase( actorIter );
418        } else {
419            auto messageIter = messageStructDecls.find( decl );
420            if ( messageIter == messageStructDecls.end() ) return;
421
422            toAddAfter = forwardDecls.updateDecl( decl, true );
423
424            // get rid of decl from messageStructDecls since we no longer need it
425            messageStructDecls.erase( messageIter );
426        }
427
428        // add the fwd decls to declsToAddAfter
429        for ( FunctionDecl * func : toAddAfter ) {
430            declsToAddAfter.push_back( func );
431        }
432    }
433
434  public:
435    GenFwdDecls( unordered_set<const StructDecl *> & actorStructDecls, unordered_set<const StructDecl *> & messageStructDecls, 
436        FwdDeclTable & forwardDecls ) : actorStructDecls(actorStructDecls), messageStructDecls(messageStructDecls),
437        forwardDecls(forwardDecls) {}
438};
439
440void implementActors( TranslationUnit & translationUnit ) {
441    // unordered_maps to collect all derived actor and message types
442    unordered_set<const StructDecl *> actorStructDecls;
443    unordered_set<const StructDecl *> messageStructDecls;
444    FwdDeclTable forwardDecls;
445
446    // for storing through the passes
447    // these are populated with various important struct decls
448    const StructDecl * requestDeclPtr = nullptr;
449    const EnumDecl * allocationDeclPtr = nullptr;
450    const StructDecl * actorDeclPtr = nullptr;
451    const StructDecl * msgDeclPtr = nullptr;
452
453    // double pointer to modify local ptrs above
454    const StructDecl ** requestDecl = &requestDeclPtr;
455    const EnumDecl ** allocationDecl = &allocationDeclPtr;
456    const StructDecl ** actorDecl = &actorDeclPtr;
457    const StructDecl ** msgDecl = &msgDeclPtr;
458
459    // first pass collects ptrs to Allocation enum, request type, and generic receive fn typedef
460    // also populates maps of all derived actors and messages
461    Pass<CollectactorStructDecls>::run( translationUnit, actorStructDecls, messageStructDecls, requestDecl, 
462        allocationDecl, actorDecl, msgDecl );
463       
464    // second pass locates all receive() routines that overload the generic receive fn
465    // it then generates the appropriate operator '|' send routines for the receive routines
466    Pass<GenReceiveDecls>::run( translationUnit, actorStructDecls, messageStructDecls, requestDecl, 
467        allocationDecl, actorDecl, msgDecl, forwardDecls );
468
469    // The third pass forward declares operator '|' send routines
470    Pass<GenFwdDecls>::run( translationUnit, actorStructDecls, messageStructDecls, forwardDecls );
471}
472
473
474} // namespace Concurrency
475
476// Local Variables: //
477// tab-width: 4 //
478// mode: c++ //
479// compile-command: "make install" //
480// End: //
481
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.