source: src/GenPoly/InstantiateGeneric.cc @ be9288a

ADTaaron-thesisarm-ehast-experimentalcleanup-dtorsdeferred_resndemanglerenumforall-pointer-decayjacob/cs343-translationjenkins-sandboxnew-astnew-ast-unique-exprnew-envno_listpersistent-indexerpthread-emulationqualifiedEnumresolv-newwith_gc
Last change on this file since be9288a was be9288a, checked in by Thierry Delisle <tdelisle@…>, 7 years ago

Fixed errors made by the clean-up tool

  • Property mode set to 100644
File size: 17.2 KB
Line 
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// InstantiateGeneric.cc --
8//
9// Author           : Aaron B. Moss
10// Created On       : Thu Aug 04 18:33:00 2016
11// Last Modified By : Aaron B. Moss
12// Last Modified On : Thu Aug 04 18:33:00 2016
13// Update Count     : 1
14//
15#include "InstantiateGeneric.h"
16
17#include <cassert>                     // for assertf, assert
18#include <iterator>                    // for back_inserter, inserter
19#include <list>                        // for list, _List_const_iterator
20#include <utility>                     // for move, pair
21#include <vector>                      // for vector
22
23#include "Common/PassVisitor.h"        // for PassVisitor, WithDeclsToAdd
24#include "Common/ScopedMap.h"          // for ScopedMap
25#include "Common/SemanticError.h"      // for SemanticError
26#include "Common/UniqueName.h"         // for UniqueName
27#include "Common/utility.h"            // for deleteAll, cloneAll
28#include "GenPoly.h"                   // for isPolyType, typesPolyCompatible
29#include "ScopedSet.h"                 // for ScopedSet, ScopedSet<>::iterator
30#include "ScrubTyVars.h"               // for ScrubTyVars
31#include "SynTree/Declaration.h"       // for StructDecl, UnionDecl, TypeDecl
32#include "SynTree/Expression.h"        // for TypeExpr, Expression
33#include "SynTree/Mutator.h"           // for mutateAll
34#include "SynTree/Type.h"              // for StructInstType, UnionInstType
35#include "SynTree/TypeSubstitution.h"  // for TypeSubstitution
36#include "SynTree/Visitor.h"           // for acceptAll
37
38
39namespace GenPoly {
40
41        /// Abstracts type equality for a list of parameter types
42        struct TypeList {
43                TypeList() : params() {}
44                TypeList( const std::list< Type* > &_params ) : params() { cloneAll(_params, params); }
45                TypeList( std::list< Type* > &&_params ) : params( _params ) {}
46
47                TypeList( const TypeList &that ) : params() { cloneAll(that.params, params); }
48                TypeList( TypeList &&that ) : params( std::move( that.params ) ) {}
49
50                /// Extracts types from a list of TypeExpr*
51                TypeList( const std::list< TypeExpr* >& _params ) : params() {
52                        for ( std::list< TypeExpr* >::const_iterator param = _params.begin(); param != _params.end(); ++param ) {
53                                params.push_back( (*param)->get_type()->clone() );
54                        }
55                }
56
57                TypeList& operator= ( const TypeList &that ) {
58                        deleteAll( params );
59
60                        params.clear();
61                        cloneAll( that.params, params );
62
63                        return *this;
64                }
65
66                TypeList& operator= ( TypeList &&that ) {
67                        deleteAll( params );
68
69                        params = std::move( that.params );
70
71                        return *this;
72                }
73
74                ~TypeList() { deleteAll( params ); }
75
76                bool operator== ( const TypeList& that ) const {
77                        if ( params.size() != that.params.size() ) return false;
78
79                        for ( std::list< Type* >::const_iterator it = params.begin(), jt = that.params.begin(); it != params.end(); ++it, ++jt ) {
80                                if ( ! typesPolyCompatible( *it, *jt ) ) return false;
81                        }
82                        return true;
83                }
84
85                std::list< Type* > params;  ///< Instantiation parameters
86        };
87
88        /// Maps a key and a TypeList to the some value, accounting for scope
89        template< typename Key, typename Value >
90        class InstantiationMap {
91                /// Wraps value for a specific (Key, TypeList) combination
92                typedef std::pair< TypeList, Value* > Instantiation;
93                /// List of TypeLists paired with their appropriate values
94                typedef std::vector< Instantiation > ValueList;
95                /// Underlying map type; maps keys to a linear list of corresponding TypeLists and values
96                typedef ScopedMap< Key*, ValueList > InnerMap;
97
98                InnerMap instantiations;  ///< instantiations
99
100        public:
101                /// Starts a new scope
102                void beginScope() { instantiations.beginScope(); }
103
104                /// Ends a scope
105                void endScope() { instantiations.endScope(); }
106
107                /// Gets the value for the (key, typeList) pair, returns NULL on none such.
108                Value *lookup( Key *key, const std::list< TypeExpr* >& params ) const {
109                        TypeList typeList( params );
110
111                        // scan scopes for matches to the key
112                        for ( typename InnerMap::const_iterator insts = instantiations.find( key ); insts != instantiations.end(); insts = instantiations.findNext( insts, key ) ) {
113                                for ( typename ValueList::const_reverse_iterator inst = insts->second.rbegin(); inst != insts->second.rend(); ++inst ) {
114                                        if ( inst->first == typeList ) return inst->second;
115                                }
116                        }
117                        // no matching instantiations found
118                        return 0;
119                }
120
121                /// Adds a value for a (key, typeList) pair to the current scope
122                void insert( Key *key, const std::list< TypeExpr* > &params, Value *value ) {
123                        auto it = instantiations.findAt( instantiations.currentScope(), key );
124                        if ( it == instantiations.end() ) {
125                                instantiations.insert( key, ValueList{ Instantiation{ TypeList( params ), value } } );
126                        } else {
127                                it->second.push_back( Instantiation{ TypeList( params ), value } );
128                        }
129                }
130        };
131
132        /// Possible options for a given specialization of a generic type
133        enum class genericType {
134                dtypeStatic,  ///< Concrete instantiation based solely on {d,f}type-to-void conversions
135                concrete,     ///< Concrete instantiation requiring at least one parameter type
136                dynamic       ///< No concrete instantiation
137        };
138
139        genericType& operator |= ( genericType& gt, const genericType& ht ) {
140                switch ( gt ) {
141                case genericType::dtypeStatic:
142                        gt = ht;
143                        break;
144                case genericType::concrete:
145                        if ( ht == genericType::dynamic ) { gt = genericType::dynamic; }
146                        break;
147                case genericType::dynamic:
148                        // nothing possible
149                        break;
150                }
151                return gt;
152        }
153
154        /// Mutator pass that replaces concrete instantiations of generic types with actual struct declarations, scoped appropriately
155        struct GenericInstantiator final : public WithTypeSubstitution, public WithDeclsToAdd, public WithVisitorRef<GenericInstantiator>, public WithGuards {
156                /// Map of (generic type, parameter list) pairs to concrete type instantiations
157                InstantiationMap< AggregateDecl, AggregateDecl > instantiations;
158                /// Set of types which are dtype-only generic (and therefore have static layout)
159                ScopedSet< AggregateDecl* > dtypeStatics;
160                /// Namer for concrete types
161                UniqueName typeNamer;
162                /// Should not make use of type environment to replace types of function parameter and return values.
163                bool inFunctionType = false;
164                GenericInstantiator() : instantiations(), dtypeStatics(), typeNamer("_conc_") {}
165
166                Type* postmutate( StructInstType *inst );
167                Type* postmutate( UnionInstType *inst );
168
169                void premutate( __attribute__((unused)) FunctionType * ftype ) {
170                        GuardValue( inFunctionType );
171                        inFunctionType = true;
172                }
173
174                void beginScope();
175                void endScope();
176        private:
177                /// Wrap instantiation lookup for structs
178                StructDecl* lookup( StructInstType *inst, const std::list< TypeExpr* > &typeSubs ) { return (StructDecl*)instantiations.lookup( inst->get_baseStruct(), typeSubs ); }
179                /// Wrap instantiation lookup for unions
180                UnionDecl* lookup( UnionInstType *inst, const std::list< TypeExpr* > &typeSubs ) { return (UnionDecl*)instantiations.lookup( inst->get_baseUnion(), typeSubs ); }
181                /// Wrap instantiation insertion for structs
182                void insert( StructInstType *inst, const std::list< TypeExpr* > &typeSubs, StructDecl *decl ) { instantiations.insert( inst->get_baseStruct(), typeSubs, decl ); }
183                /// Wrap instantiation insertion for unions
184                void insert( UnionInstType *inst, const std::list< TypeExpr* > &typeSubs, UnionDecl *decl ) { instantiations.insert( inst->get_baseUnion(), typeSubs, decl ); }
185
186                void replaceParametersWithConcrete( std::list< Expression* >& params );
187                Type *replaceWithConcrete( Type *type, bool doClone );
188
189                /// Strips a dtype-static aggregate decl of its type parameters, marks it as stripped
190                void stripDtypeParams( AggregateDecl *base, std::list< TypeDecl* >& baseParams, const std::list< TypeExpr* >& typeSubs );
191        };
192
193        void instantiateGeneric( std::list< Declaration* > &translationUnit ) {
194                PassVisitor<GenericInstantiator> instantiator;
195                mutateAll( translationUnit, instantiator );
196        }
197
198        /// Makes substitutions of params into baseParams; returns dtypeStatic if there is a concrete instantiation based only on {d,f}type-to-void conversions,
199        /// concrete if there is a concrete instantiation requiring at least one parameter type, and dynamic if there is no concrete instantiation
200        genericType makeSubstitutions( const std::list< TypeDecl* >& baseParams, const std::list< Expression* >& params, std::list< TypeExpr* >& out ) {
201                genericType gt = genericType::dtypeStatic;
202
203                // substitute concrete types for given parameters, and incomplete types for placeholders
204                std::list< TypeDecl* >::const_iterator baseParam = baseParams.begin();
205                std::list< Expression* >::const_iterator param = params.begin();
206                for ( ; baseParam != baseParams.end() && param != params.end(); ++baseParam, ++param ) {
207                        TypeExpr *paramType = dynamic_cast< TypeExpr* >( *param );
208                        assert(paramType && "Aggregate parameters should be type expressions");
209
210                        if ( (*baseParam)->isComplete() ) {
211                                // substitute parameter for complete (otype or sized dtype) type
212                                if ( isPolyType( paramType->get_type() ) ) {
213                                        // substitute polymorphic parameter type in to generic type
214                                        out.push_back( paramType->clone() );
215                                        gt = genericType::dynamic;
216                                } else {
217                                        // normalize possibly dtype-static parameter type
218                                        out.push_back( new TypeExpr{
219                                                ScrubTyVars::scrubAll( paramType->get_type()->clone() ) } );
220                                        gt |= genericType::concrete;
221                                }
222                        } else switch ( (*baseParam)->get_kind() ) {
223                                case TypeDecl::Dtype:
224                                        // can pretend that any incomplete dtype is `void`
225                                        out.push_back( new TypeExpr( new VoidType( Type::Qualifiers() ) ) );
226                                        break;
227                                case TypeDecl::Ftype:
228                                        // can pretend that any ftype is `void (*)(void)`
229                                        out.push_back( new TypeExpr( new FunctionType( Type::Qualifiers(), false ) ) );
230                                        break;
231                                case TypeDecl::Ttype:
232                                        assertf( false, "Ttype parameters are not currently allowed as parameters to generic types." );
233                                        break;
234                                case TypeDecl::Any:
235                                        assertf( false, "otype parameters handled by baseParam->isComplete()." );
236                                        break;
237                        }
238                }
239
240                assertf( baseParam == baseParams.end() && param == params.end(), "Type parameters should match type variables" );
241                return gt;
242        }
243
244        /// Substitutes types of members of in according to baseParams => typeSubs, appending the result to out
245        void substituteMembers( const std::list< Declaration* >& in, const std::list< TypeDecl* >& baseParams, const std::list< TypeExpr* >& typeSubs,
246                                                        std::list< Declaration* >& out ) {
247                // substitute types into new members
248                TypeSubstitution subs( baseParams.begin(), baseParams.end(), typeSubs.begin() );
249                for ( std::list< Declaration* >::const_iterator member = in.begin(); member != in.end(); ++member ) {
250                        Declaration *newMember = (*member)->clone();
251                        subs.apply(newMember);
252                        out.push_back( newMember );
253                }
254        }
255
256        /// Substitutes types of members according to baseParams => typeSubs, working in-place
257        void substituteMembers( std::list< Declaration* >& members, const std::list< TypeDecl* >& baseParams, const std::list< TypeExpr* >& typeSubs ) {
258                // substitute types into new members
259                TypeSubstitution subs( baseParams.begin(), baseParams.end(), typeSubs.begin() );
260                for ( std::list< Declaration* >::iterator member = members.begin(); member != members.end(); ++member ) {
261                        subs.apply(*member);
262                }
263        }
264
265        /// Strips the instances's type parameters
266        void stripInstParams( ReferenceToType *inst ) {
267                deleteAll( inst->get_parameters() );
268                inst->get_parameters().clear();
269        }
270
271        void GenericInstantiator::stripDtypeParams( AggregateDecl *base, std::list< TypeDecl* >& baseParams, const std::list< TypeExpr* >& typeSubs ) {
272                substituteMembers( base->get_members(), baseParams, typeSubs );
273
274                deleteAll( baseParams );
275                baseParams.clear();
276
277                dtypeStatics.insert( base );
278        }
279
280        /// xxx - more or less copied from box -- these should be merged with those somehow...
281        void GenericInstantiator::replaceParametersWithConcrete( std::list< Expression* >& params ) {
282                for ( std::list< Expression* >::iterator param = params.begin(); param != params.end(); ++param ) {
283                        TypeExpr *paramType = dynamic_cast< TypeExpr* >( *param );
284                        assertf(paramType, "Aggregate parameters should be type expressions");
285                        paramType->set_type( replaceWithConcrete( paramType->get_type(), false ) );
286                }
287        }
288
289        Type *GenericInstantiator::replaceWithConcrete( Type *type, bool doClone ) {
290                if ( TypeInstType *typeInst = dynamic_cast< TypeInstType * >( type ) ) {
291                        if ( env && ! inFunctionType ) {
292                                Type *concrete = env->lookup( typeInst->get_name() );
293                                if ( concrete ) {
294                                        return concrete->clone();
295                                }
296                                else return typeInst->clone();
297                        }
298                } else if ( StructInstType *structType = dynamic_cast< StructInstType* >( type ) ) {
299                        if ( doClone ) {
300                                structType = structType->clone();
301                        }
302                        replaceParametersWithConcrete( structType->get_parameters() );
303                        return structType;
304                } else if ( UnionInstType *unionType = dynamic_cast< UnionInstType* >( type ) ) {
305                        if ( doClone ) {
306                                unionType = unionType->clone();
307                        }
308                        replaceParametersWithConcrete( unionType->get_parameters() );
309                        return unionType;
310                }
311                return type;
312        }
313
314
315        Type* GenericInstantiator::postmutate( StructInstType *inst ) {
316                // exit early if no need for further mutation
317                if ( inst->get_parameters().empty() ) return inst;
318
319                // need to replace type variables to ensure that generic types are instantiated for the return values of polymorphic functions (in particular, for thunks, because they are not [currently] copy constructed).
320                replaceWithConcrete( inst, false );
321
322                // check for an already-instantiatiated dtype-static type
323                if ( dtypeStatics.find( inst->get_baseStruct() ) != dtypeStatics.end() ) {
324                        stripInstParams( inst );
325                        return inst;
326                }
327
328                // check if type can be concretely instantiated; put substitutions into typeSubs
329                assertf( inst->get_baseParameters(), "Base struct has parameters" );
330                std::list< TypeExpr* > typeSubs;
331                genericType gt = makeSubstitutions( *inst->get_baseParameters(), inst->get_parameters(), typeSubs );
332                switch ( gt ) {
333                case genericType::dtypeStatic:
334                        stripDtypeParams( inst->get_baseStruct(), *inst->get_baseParameters(), typeSubs );
335                        stripInstParams( inst );
336                        break;
337
338                case genericType::concrete: {
339                        // make concrete instantiation of generic type
340                        StructDecl *concDecl = lookup( inst, typeSubs );
341                        if ( ! concDecl ) {
342                                // set concDecl to new type, insert type declaration into statements to add
343                                concDecl = new StructDecl( typeNamer.newName( inst->get_name() ) );
344                                concDecl->set_body( inst->get_baseStruct()->has_body() );
345                                substituteMembers( inst->get_baseStruct()->get_members(), *inst->get_baseParameters(), typeSubs, concDecl->get_members() );
346                                insert( inst, typeSubs, concDecl ); // must insert before recursion
347                                concDecl->acceptMutator( *visitor ); // recursively instantiate members
348                                declsToAddBefore.push_back( concDecl ); // must occur before declaration is added so that member instantiations appear first
349                        }
350                        StructInstType *newInst = new StructInstType( inst->get_qualifiers(), concDecl->get_name() );
351                        newInst->set_baseStruct( concDecl );
352
353                        delete inst;
354                        inst = newInst;
355                        break;
356                }
357
358                case genericType::dynamic:
359                        // do nothing
360                        break;
361                }
362
363                deleteAll( typeSubs );
364                return inst;
365        }
366
367        Type* GenericInstantiator::postmutate( UnionInstType *inst ) {
368                // exit early if no need for further mutation
369                if ( inst->get_parameters().empty() ) return inst;
370
371                // check for an already-instantiatiated dtype-static type
372                if ( dtypeStatics.find( inst->get_baseUnion() ) != dtypeStatics.end() ) {
373                        stripInstParams( inst );
374                        return inst;
375                }
376
377                // check if type can be concretely instantiated; put substitutions into typeSubs
378                assert( inst->get_baseParameters() && "Base union has parameters" );
379                std::list< TypeExpr* > typeSubs;
380                genericType gt = makeSubstitutions( *inst->get_baseParameters(), inst->get_parameters(), typeSubs );
381                switch ( gt ) {
382                case genericType::dtypeStatic:
383                        stripDtypeParams( inst->get_baseUnion(), *inst->get_baseParameters(), typeSubs );
384                        stripInstParams( inst );
385                        break;
386
387                case genericType::concrete:
388                {
389                        // make concrete instantiation of generic type
390                        UnionDecl *concDecl = lookup( inst, typeSubs );
391                        if ( ! concDecl ) {
392                                // set concDecl to new type, insert type declaration into statements to add
393                                concDecl = new UnionDecl( typeNamer.newName( inst->get_name() ) );
394                                concDecl->set_body( inst->get_baseUnion()->has_body() );
395                                substituteMembers( inst->get_baseUnion()->get_members(), *inst->get_baseParameters(), typeSubs, concDecl->get_members() );
396                                insert( inst, typeSubs, concDecl ); // must insert before recursion
397                                concDecl->acceptMutator( *visitor ); // recursively instantiate members
398                                declsToAddBefore.push_back( concDecl ); // must occur before declaration is added so that member instantiations appear first
399                        }
400                        UnionInstType *newInst = new UnionInstType( inst->get_qualifiers(), concDecl->get_name() );
401                        newInst->set_baseUnion( concDecl );
402
403                        delete inst;
404                        inst = newInst;
405                        break;
406                }
407                case genericType::dynamic:
408                        // do nothing
409                        break;
410                }
411
412                deleteAll( typeSubs );
413                return inst;
414        }
415
416        void GenericInstantiator::beginScope() {
417                instantiations.beginScope();
418                dtypeStatics.beginScope();
419        }
420
421        void GenericInstantiator::endScope() {
422                instantiations.endScope();
423                dtypeStatics.endScope();
424        }
425
426} // namespace GenPoly
427
428// Local Variables: //
429// tab-width: 4 //
430// mode: c++ //
431// compile-command: "make install" //
432// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.