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1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2016 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// Keywords.cc --
8//
9// Author           : Thierry Delisle
10// Created On       : Mon Mar 13 12:41:22 2017
11// Last Modified By :
12// Last Modified On :
13// Update Count     : 5
14//
15
16#include "Concurrency/Keywords.h"
17
18#include <cassert>                 // for assert
19#include <string>                  // for string, operator==
20
21#include "Common/GC.h"             // for new_static_root
22#include "Common/PassVisitor.h"    // for PassVisitor
23#include "Common/SemanticError.h"  // for SemanticError
24#include "Common/utility.h"        // for deleteAll, map_range
25#include "CodeGen/OperatorTable.h" // for isConstructor
26#include "InitTweak/InitTweak.h"   // for getPointerBase
27#include "Parser/LinkageSpec.h"    // for Cforall
28#include "SynTree/Constant.h"      // for Constant
29#include "SynTree/Declaration.h"   // for StructDecl, FunctionDecl, ObjectDecl
30#include "SynTree/Expression.h"    // for VariableExpr, ConstantExpr, Untype...
31#include "SynTree/Initializer.h"   // for SingleInit, ListInit, Initializer ...
32#include "SynTree/Label.h"         // for Label
33#include "SynTree/Statement.h"     // for CompoundStmt, DeclStmt, ExprStmt
34#include "SynTree/Type.h"          // for StructInstType, Type, PointerType
35#include "SynTree/Visitor.h"       // for Visitor, acceptAll
36
37class Attribute;
38
39namespace Concurrency {
40        //=============================================================================================
41        // Pass declarations
42        //=============================================================================================
43
44        //-----------------------------------------------------------------------------
45        //Handles sue type declarations :
46        // sue MyType {                             struct MyType {
47        //      int data;                                  int data;
48        //      a_struct_t more_data;                      a_struct_t more_data;
49        //                                =>             NewField_t newField;
50        // };                                        };
51        //                                           static inline NewField_t * getter_name( MyType * this ) { return &this->newField; }
52        //
53        class ConcurrentSueKeyword : public WithDeclsToAdd {
54          public:
55
56                ConcurrentSueKeyword( std::string&& type_name, std::string&& field_name, std::string&& getter_name, std::string&& context_error, bool needs_main, KeywordCastExpr::Target cast_target ) :
57                  type_name( type_name ), field_name( field_name ), getter_name( getter_name ), context_error( context_error ), needs_main( needs_main ), cast_target( cast_target ) {}
58
59                virtual ~ConcurrentSueKeyword() {}
60
61                Declaration * postmutate( StructDecl * decl );
62
63                void handle( StructDecl * );
64                FunctionDecl * forwardDeclare( StructDecl * );
65                ObjectDecl * addField( StructDecl * );
66                void addRoutines( ObjectDecl *, FunctionDecl * );
67
68                virtual bool is_target( StructDecl * decl ) = 0;
69
70                Expression * postmutate( KeywordCastExpr * cast );
71
72          private:
73                const std::string type_name;
74                const std::string field_name;
75                const std::string getter_name;
76                const std::string context_error;
77                bool needs_main;
78                KeywordCastExpr::Target cast_target;
79
80                StructDecl* type_decl = nullptr;
81        };
82
83
84        //-----------------------------------------------------------------------------
85        //Handles thread type declarations :
86        // thread Mythread {                         struct MyThread {
87        //      int data;                                  int data;
88        //      a_struct_t more_data;                      a_struct_t more_data;
89        //                                =>             thread_desc __thrd_d;
90        // };                                        };
91        //                                           static inline thread_desc * get_thread( MyThread * this ) { return &this->__thrd_d; }
92        //
93        class ThreadKeyword final : public ConcurrentSueKeyword {
94          public:
95
96                ThreadKeyword() : ConcurrentSueKeyword(
97                        "thread_desc",
98                        "__thrd",
99                        "get_thread",
100                        "thread keyword requires threads to be in scope, add #include <thread>",
101                        true,
102                        KeywordCastExpr::Thread
103                )
104                {}
105
106                virtual ~ThreadKeyword() {}
107
108                virtual bool is_target( StructDecl * decl ) override final { return decl->is_thread(); }
109
110                static void implement( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
111                        PassVisitor< ThreadKeyword > impl;
112                        mutateAll( translationUnit, impl );
113                }
114        };
115
116        //-----------------------------------------------------------------------------
117        //Handles coroutine type declarations :
118        // coroutine MyCoroutine {                   struct MyCoroutine {
119        //      int data;                                  int data;
120        //      a_struct_t more_data;                      a_struct_t more_data;
121        //                                =>             coroutine_desc __cor_d;
122        // };                                        };
123        //                                           static inline coroutine_desc * get_coroutine( MyCoroutine * this ) { return &this->__cor_d; }
124        //
125        class CoroutineKeyword final : public ConcurrentSueKeyword {
126          public:
127
128                CoroutineKeyword() : ConcurrentSueKeyword(
129                        "coroutine_desc",
130                        "__cor",
131                        "get_coroutine",
132                        "coroutine keyword requires coroutines to be in scope, add #include <coroutine>",
133                        true,
134                        KeywordCastExpr::Coroutine
135                )
136                {}
137
138                virtual ~CoroutineKeyword() {}
139
140                virtual bool is_target( StructDecl * decl ) override final { return decl->is_coroutine(); }
141
142                static void implement( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
143                        PassVisitor< CoroutineKeyword > impl;
144                        mutateAll( translationUnit, impl );
145                }
146        };
147
148        //-----------------------------------------------------------------------------
149        //Handles monitor type declarations :
150        // monitor MyMonitor {                       struct MyMonitor {
151        //      int data;                                  int data;
152        //      a_struct_t more_data;                      a_struct_t more_data;
153        //                                =>             monitor_desc __mon_d;
154        // };                                        };
155        //                                           static inline monitor_desc * get_coroutine( MyMonitor * this ) { return &this->__cor_d; }
156        //
157        class MonitorKeyword final : public ConcurrentSueKeyword {
158          public:
159
160                MonitorKeyword() : ConcurrentSueKeyword(
161                        "monitor_desc",
162                        "__mon",
163                        "get_monitor",
164                        "monitor keyword requires monitors to be in scope, add #include <monitor>",
165                        false,
166                        KeywordCastExpr::Monitor
167                )
168                {}
169
170                virtual ~MonitorKeyword() {}
171
172                virtual bool is_target( StructDecl * decl ) override final { return decl->is_monitor(); }
173
174                static void implement( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
175                        PassVisitor< MonitorKeyword > impl;
176                        mutateAll( translationUnit, impl );
177                }
178        };
179
180        //-----------------------------------------------------------------------------
181        //Handles mutex routines definitions :
182        // void foo( A * mutex a, B * mutex b,  int i ) {                  void foo( A * a, B * b,  int i ) {
183        //                                                                       monitor_desc * __monitors[] = { get_monitor(a), get_monitor(b) };
184        //                                                                       monitor_guard_t __guard = { __monitors, 2 };
185        //    /*Some code*/                                       =>           /*Some code*/
186        // }                                                               }
187        //
188        class MutexKeyword final {
189          public:
190
191                void postvisit( FunctionDecl * decl );
192                void postvisit(   StructDecl * decl );
193
194                std::list<DeclarationWithType*> findMutexArgs( FunctionDecl* );
195                void validate( DeclarationWithType * );
196                void addDtorStatments( FunctionDecl* func, CompoundStmt *, const std::list<DeclarationWithType * > &);
197                void addStatments( FunctionDecl* func, CompoundStmt *, const std::list<DeclarationWithType * > &);
198
199                static void implement( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
200                        PassVisitor< MutexKeyword > impl;
201                        acceptAll( translationUnit, impl );
202                }
203
204          private:
205                StructDecl* monitor_decl = nullptr;
206                StructDecl* guard_decl = nullptr;
207                StructDecl* dtor_guard_decl = nullptr;
208
209                static Type* generic_func;
210        };
211
212        Type* MutexKeyword::generic_func = new_static_root<FunctionType>( noQualifiers, true );
213
214        //-----------------------------------------------------------------------------
215        //Handles mutex routines definitions :
216        // void foo( A * mutex a, B * mutex b,  int i ) {                  void foo( A * a, B * b,  int i ) {
217        //                                                                       monitor_desc * __monitors[] = { get_monitor(a), get_monitor(b) };
218        //                                                                       monitor_guard_t __guard = { __monitors, 2 };
219        //    /*Some code*/                                       =>           /*Some code*/
220        // }                                                               }
221        //
222        class ThreadStarter final {
223          public:
224
225                void postvisit( FunctionDecl * decl );
226                void previsit ( StructDecl   * decl );
227
228                void addStartStatement( FunctionDecl * decl, DeclarationWithType * param );
229
230                static void implement( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
231                        PassVisitor< ThreadStarter > impl;
232                        acceptAll( translationUnit, impl );
233                }
234
235          private :
236                bool thread_ctor_seen = false;
237                StructDecl * thread_decl = nullptr;
238        };
239
240        //=============================================================================================
241        // General entry routine
242        //=============================================================================================
243        void applyKeywords( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
244                ThreadKeyword   ::implement( translationUnit );
245                CoroutineKeyword        ::implement( translationUnit );
246                MonitorKeyword  ::implement( translationUnit );
247        }
248
249        void implementMutexFuncs( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
250                MutexKeyword    ::implement( translationUnit );
251        }
252
253        void implementThreadStarter( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
254                ThreadStarter   ::implement( translationUnit );
255        }
256
257        //=============================================================================================
258        // Generic keyword implementation
259        //=============================================================================================
260        void fixupGenerics(FunctionType * func, StructDecl * decl) {
261                cloneAll(decl->parameters, func->forall);
262                for ( TypeDecl * td : func->forall ) {
263                        strict_dynamic_cast<StructInstType*>(
264                                func->parameters.front()->get_type()->stripReferences()
265                        )->parameters.push_back(
266                                new TypeExpr( new TypeInstType( noQualifiers, td->name, td ) )
267                        );
268                }
269        }
270
271        Declaration * ConcurrentSueKeyword::postmutate(StructDecl * decl) {
272                if( decl->name == type_name && decl->body ) {
273                        assert( !type_decl );
274                        type_decl = decl;
275                }
276                else if ( is_target(decl) ) {
277                        handle( decl );
278                }
279                return decl;
280        }
281
282        Expression * ConcurrentSueKeyword::postmutate( KeywordCastExpr * cast ) {
283                if ( cast_target == cast->target ) {
284                        // convert (thread &)t to (thread_desc &)*get_thread(t), etc.
285                        if( !type_decl ) SemanticError( cast, context_error );
286                        return new CastExpr(
287                                UntypedExpr::createDeref(
288                                        new UntypedExpr( new NameExpr( getter_name ), { cast->arg } )
289                                ),
290                                new ReferenceType(
291                                        noQualifiers,
292                                        new StructInstType( noQualifiers, type_decl ) )
293                                );
294                }
295                return cast;
296        }
297
298
299        void ConcurrentSueKeyword::handle( StructDecl * decl ) {
300                if( ! decl->body ) return;
301
302                if( !type_decl ) SemanticError( decl, context_error );
303
304                FunctionDecl * func = forwardDeclare( decl );
305                ObjectDecl * field = addField( decl );
306                addRoutines( field, func );
307        }
308
309        FunctionDecl * ConcurrentSueKeyword::forwardDeclare( StructDecl * decl ) {
310
311                StructDecl * forward = decl->clone();
312                forward->set_body( false );
313                forward->get_members().clear();
314
315                FunctionType * get_type = new FunctionType( noQualifiers, false );
316                ObjectDecl * this_decl = new ObjectDecl(
317                        "this",
318                        noStorageClasses,
319                        LinkageSpec::Cforall,
320                        nullptr,
321                        new ReferenceType(
322                                noQualifiers,
323                                new StructInstType(
324                                        noQualifiers,
325                                        decl
326                                )
327                        ),
328                        nullptr
329                );
330
331                get_type->get_parameters().push_back( this_decl->clone() );
332                get_type->get_returnVals().push_back(
333                        new ObjectDecl(
334                                "ret",
335                                noStorageClasses,
336                                LinkageSpec::Cforall,
337                                nullptr,
338                                new PointerType(
339                                        noQualifiers,
340                                        new StructInstType(
341                                                noQualifiers,
342                                                type_decl
343                                        )
344                                ),
345                                nullptr
346                        )
347                );
348                fixupGenerics(get_type, decl);
349
350                FunctionDecl * get_decl = new FunctionDecl(
351                        getter_name,
352                        Type::Static,
353                        LinkageSpec::Cforall,
354                        get_type,
355                        nullptr,
356                        noAttributes,
357                        Type::Inline
358                );
359
360                FunctionDecl * main_decl = nullptr;
361
362                if( needs_main ) {
363                        FunctionType * main_type = new FunctionType( noQualifiers, false );
364
365                        main_type->get_parameters().push_back( this_decl->clone() );
366
367                        main_decl = new FunctionDecl(
368                                "main",
369                                noStorageClasses,
370                                LinkageSpec::Cforall,
371                                main_type,
372                                nullptr
373                        );
374                        fixupGenerics(main_type, decl);
375                }
376
377                declsToAddBefore.push_back( forward );
378                if( needs_main ) declsToAddBefore.push_back( main_decl );
379                declsToAddBefore.push_back( get_decl );
380
381                return get_decl;
382        }
383
384        ObjectDecl * ConcurrentSueKeyword::addField( StructDecl * decl ) {
385                ObjectDecl * field = new ObjectDecl(
386                        field_name,
387                        noStorageClasses,
388                        LinkageSpec::Cforall,
389                        nullptr,
390                        new StructInstType(
391                                noQualifiers,
392                                type_decl
393                        ),
394                        nullptr
395                );
396
397                decl->get_members().push_back( field );
398
399                return field;
400        }
401
402        void ConcurrentSueKeyword::addRoutines( ObjectDecl * field, FunctionDecl * func ) {
403                CompoundStmt * statement = new CompoundStmt();
404                statement->push_back(
405                        new ReturnStmt(
406                                new AddressExpr(
407                                        new MemberExpr(
408                                                field,
409                                                new CastExpr(
410                                                        new VariableExpr( func->get_functionType()->get_parameters().front() ),
411                                                        func->get_functionType()->get_parameters().front()->get_type()->stripReferences()->clone()
412                                                )
413                                        )
414                                )
415                        )
416                );
417
418                FunctionDecl * get_decl = func->clone();
419
420                get_decl->set_statements( statement );
421
422                declsToAddAfter.push_back( get_decl );
423
424                // get_decl->fixUniqueId();
425        }
426
427        //=============================================================================================
428        // Mutex keyword implementation
429        //=============================================================================================
430
431        void MutexKeyword::postvisit(FunctionDecl* decl) {
432
433                std::list<DeclarationWithType*> mutexArgs = findMutexArgs( decl );
434                if( mutexArgs.empty() ) return;
435
436                if( CodeGen::isConstructor(decl->name) ) SemanticError( decl, "constructors cannot have mutex parameters" );
437
438                bool isDtor = CodeGen::isDestructor( decl->name );
439
440                if( isDtor && mutexArgs.size() != 1 ) SemanticError( decl, "destructors can only have 1 mutex argument" );
441
442                for(auto arg : mutexArgs) {
443                        validate( arg );
444                }
445
446                CompoundStmt* body = decl->get_statements();
447                if( ! body ) return;
448
449                if( !monitor_decl || !guard_decl || !dtor_guard_decl )
450                        SemanticError( decl, "mutex keyword requires monitors to be in scope, add #include <monitor>" );
451
452                if( isDtor ) {
453                        addDtorStatments( decl, body, mutexArgs );
454                }
455                else {
456                        addStatments( decl, body, mutexArgs );
457                }
458        }
459
460        void MutexKeyword::postvisit(StructDecl* decl) {
461
462                if( decl->name == "monitor_desc" ) {
463                        assert( !monitor_decl );
464                        monitor_decl = decl;
465                }
466                else if( decl->name == "monitor_guard_t" ) {
467                        assert( !guard_decl );
468                        guard_decl = decl;
469                }
470                else if( decl->name == "monitor_dtor_guard_t" ) {
471                        assert( !dtor_guard_decl );
472                        dtor_guard_decl = decl;
473                }
474        }
475
476        std::list<DeclarationWithType*> MutexKeyword::findMutexArgs( FunctionDecl* decl ) {
477                std::list<DeclarationWithType*> mutexArgs;
478
479                for( auto arg : decl->get_functionType()->get_parameters()) {
480                        //Find mutex arguments
481                        Type* ty = arg->get_type();
482                        if( ! ty->get_mutex() ) continue;
483
484                        //Append it to the list
485                        mutexArgs.push_back( arg );
486                }
487
488                return mutexArgs;
489        }
490
491        void MutexKeyword::validate( DeclarationWithType * arg ) {
492                Type* ty = arg->get_type();
493
494                //Makes sure it's not a copy
495                ReferenceType* rty = dynamic_cast< ReferenceType * >( ty );
496                if( ! rty ) SemanticError( arg, "Mutex argument must be of reference type " );
497
498                //Make sure the we are pointing directly to a type
499                Type* base = rty->get_base();
500                if( dynamic_cast< ReferenceType * >( base ) ) SemanticError( arg, "Mutex argument have exactly one level of indirection " );
501                if( dynamic_cast< PointerType * >( base ) ) SemanticError( arg, "Mutex argument have exactly one level of indirection " );
502
503                //Make sure that typed isn't mutex
504                if( base->get_mutex() ) SemanticError( arg, "mutex keyword may only appear once per argument " );
505        }
506
507        void MutexKeyword::addDtorStatments( FunctionDecl* func, CompoundStmt * body, const std::list<DeclarationWithType * > & args ) {
508                Type * arg_type = args.front()->get_type()->clone();
509                arg_type->set_mutex( false );
510
511                ObjectDecl * monitors = new ObjectDecl(
512                        "__monitor",
513                        noStorageClasses,
514                        LinkageSpec::Cforall,
515                        nullptr,
516                        new PointerType(
517                                noQualifiers,
518                                new StructInstType(
519                                        noQualifiers,
520                                        monitor_decl
521                                )
522                        ),
523                        new SingleInit( new UntypedExpr(
524                                new NameExpr( "get_monitor" ),
525                                {  new CastExpr( new VariableExpr( args.front() ), arg_type ) }
526                        ))
527                );
528
529                assert(generic_func);
530
531                //in reverse order :
532                // monitor_guard_t __guard = { __monitors, #, func };
533                body->push_front(
534                        new DeclStmt( new ObjectDecl(
535                                "__guard",
536                                noStorageClasses,
537                                LinkageSpec::Cforall,
538                                nullptr,
539                                new StructInstType(
540                                        noQualifiers,
541                                        dtor_guard_decl
542                                ),
543                                new ListInit(
544                                        {
545                                                new SingleInit( new AddressExpr( new VariableExpr( monitors ) ) ),
546                                                new SingleInit( new CastExpr( new VariableExpr( func ), generic_func->clone() ) )
547                                        },
548                                        noDesignators,
549                                        true
550                                )
551                        ))
552                );
553
554                //monitor_desc * __monitors[] = { get_monitor(a), get_monitor(b) };
555                body->push_front( new DeclStmt( monitors) );
556        }
557
558        void MutexKeyword::addStatments( FunctionDecl* func, CompoundStmt * body, const std::list<DeclarationWithType * > & args ) {
559                ObjectDecl * monitors = new ObjectDecl(
560                        "__monitors",
561                        noStorageClasses,
562                        LinkageSpec::Cforall,
563                        nullptr,
564                        new ArrayType(
565                                noQualifiers,
566                                new PointerType(
567                                        noQualifiers,
568                                        new StructInstType(
569                                                noQualifiers,
570                                                monitor_decl
571                                        )
572                                ),
573                                new ConstantExpr( Constant::from_ulong( args.size() ) ),
574                                false,
575                                false
576                        ),
577                        new ListInit(
578                                map_range < std::list<Initializer*> > ( args, [](DeclarationWithType * var ){
579                                        Type * type = var->get_type()->clone();
580                                        type->set_mutex( false );
581                                        return new SingleInit( new UntypedExpr(
582                                                new NameExpr( "get_monitor" ),
583                                                {  new CastExpr( new VariableExpr( var ), type ) }
584                                        ) );
585                                })
586                        )
587                );
588
589                assert(generic_func);
590
591                //in reverse order :
592                // monitor_guard_t __guard = { __monitors, #, func };
593                body->push_front(
594                        new DeclStmt( new ObjectDecl(
595                                "__guard",
596                                noStorageClasses,
597                                LinkageSpec::Cforall,
598                                nullptr,
599                                new StructInstType(
600                                        noQualifiers,
601                                        guard_decl
602                                ),
603                                new ListInit(
604                                        {
605                                                new SingleInit( new VariableExpr( monitors ) ),
606                                                new SingleInit( new ConstantExpr( Constant::from_ulong( args.size() ) ) ),
607                                                new SingleInit( new CastExpr( new VariableExpr( func ), generic_func->clone() ) )
608                                        },
609                                        noDesignators,
610                                        true
611                                )
612                        ))
613                );
614
615                //monitor_desc * __monitors[] = { get_monitor(a), get_monitor(b) };
616                body->push_front( new DeclStmt( monitors) );
617        }
618
619        //=============================================================================================
620        // General entry routine
621        //=============================================================================================
622        void ThreadStarter::previsit( StructDecl * decl ) {
623                if( decl->name == "thread_desc" && decl->body ) {
624                        assert( !thread_decl );
625                        thread_decl = decl;
626                }
627        }
628
629        void ThreadStarter::postvisit(FunctionDecl * decl) {
630                if( ! CodeGen::isConstructor(decl->name) ) return;
631
632                Type * typeof_this = InitTweak::getTypeofThis(decl->type);
633                StructInstType * ctored_type = dynamic_cast< StructInstType * >( typeof_this );
634                if( ctored_type && ctored_type->baseStruct == thread_decl ) {
635                        thread_ctor_seen = true;
636                }
637
638                DeclarationWithType * param = decl->get_functionType()->get_parameters().front();
639                auto type  = dynamic_cast< StructInstType * >( InitTweak::getPointerBase( param->get_type() ) );
640                if( type && type->get_baseStruct()->is_thread() ) {
641                        if( !thread_decl || !thread_ctor_seen ) {
642                                SemanticError( type->get_baseStruct()->location, "thread keyword requires threads to be in scope, add #include <thread>");
643                        }
644
645                        addStartStatement( decl, param );
646                }
647        }
648
649        void ThreadStarter::addStartStatement( FunctionDecl * decl, DeclarationWithType * param ) {
650                CompoundStmt * stmt = decl->get_statements();
651
652                if( ! stmt ) return;
653
654                stmt->push_back(
655                        new ExprStmt(
656                                new UntypedExpr(
657                                        new NameExpr( "__thrd_start" ),
658                                        { new VariableExpr( param ) }
659                                )
660                        )
661                );
662        }
663};
664
665// Local Variables: //
666// mode: c //
667// tab-width: 4 //
668// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.