source: src/Tuples/TupleExpansion.cc @ cbce272

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Add tuple parameter bindings to type substitution

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[6eb8948]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// TupleAssignment.cc --
8//
9// Author           : Rodolfo G. Esteves
10// Created On       : Mon May 18 07:44:20 2015
11// Last Modified By : Peter A. Buhr
[d56e5bc]12// Last Modified On : Wed Jun 21 17:35:04 2017
13// Update Count     : 19
[6eb8948]14//
15
16#include <iterator>
17#include <iostream>
18#include <cassert>
19#include "Tuples.h"
[ab904dc]20#include "Common/PassVisitor.h"
21#include "Common/ScopedMap.h"
[f006f01]22#include "GenPoly/DeclMutator.h"
[ab904dc]23#include "InitTweak/GenInit.h"
24#include "InitTweak/InitTweak.h"
25#include "ResolvExpr/typeops.h"
26#include "SymTab/Mangler.h"
[f006f01]27#include "SynTree/Declaration.h"
[3c13c03]28#include "SynTree/Expression.h"
29#include "SynTree/Initializer.h"
[ab904dc]30#include "SynTree/Mutator.h"
31#include "SynTree/Statement.h"
32#include "SynTree/Type.h"
[6eb8948]33
34namespace Tuples {
[3c13c03]35        namespace {
[5f5083e]36                class MemberTupleExpander final : public Mutator {
[bf32bb8]37                public:
38                        typedef Mutator Parent;
[5f5083e]39                        using Parent::mutate;
40
41                        virtual Expression * mutate( UntypedMemberExpr * memberExpr ) override;
[bf32bb8]42                };
43
[5f5083e]44                class UniqueExprExpander final : public GenPoly::DeclMutator {
[3c13c03]45                public:
46                        typedef GenPoly::DeclMutator Parent;
[5f5083e]47                        using Parent::mutate;
[141b786]48
[5f5083e]49                        virtual Expression * mutate( UniqueExpr * unqExpr ) override;
[141b786]50
51                        std::map< int, Expression * > decls; // not vector, because order added may not be increasing order
52
53                        ~UniqueExprExpander() {
54                                for ( std::pair<const int, Expression *> & p : decls ) {
55                                        delete p.second;
56                                }
57                        }
[3c13c03]58                };
59
60                class TupleAssignExpander : public Mutator {
61                public:
62                        typedef Mutator Parent;
[5f5083e]63                        using Parent::mutate;
64
[3c13c03]65                        virtual Expression * mutate( TupleAssignExpr * tupleExpr );
66                };
67
[c92c09c]68                struct TupleTypeReplacer : public WithDeclsToAdd, public WithGuards, public WithTypeSubstitution {
69                        Type * postmutate( TupleType * tupleType );
[3c13c03]70
[c92c09c]71                        void premutate( CompoundStmt * ) {
72                                GuardScope( typeMap );
[3c13c03]73                        }
74                  private:
[e6512c8]75                        ScopedMap< int, StructDecl * > typeMap;
[3c13c03]76                };
77
[ab904dc]78                class TupleIndexExpander {
[3c13c03]79                public:
[ab904dc]80                        Expression * postmutate( TupleIndexExpr * tupleExpr );
[3c13c03]81                };
82
[5f5083e]83                class TupleExprExpander final : public Mutator {
[3c13c03]84                public:
85                        typedef Mutator Parent;
[5f5083e]86                        using Parent::mutate;
[d9fa60a]87
[5f5083e]88                        virtual Expression * mutate( TupleExpr * tupleExpr ) override;
[3c13c03]89                };
90        }
[f006f01]91
[bf32bb8]92        void expandMemberTuples( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
93                MemberTupleExpander expander;
94                mutateAll( translationUnit, expander );
95        }
96
[aefcc3b]97        void expandUniqueExpr( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
[3c13c03]98                UniqueExprExpander unqExpander;
99                unqExpander.mutateDeclarationList( translationUnit );
[aefcc3b]100        }
[3c13c03]101
[aefcc3b]102        void expandTuples( std::list< Declaration * > & translationUnit ) {
[3c13c03]103                TupleAssignExpander assnExpander;
104                mutateAll( translationUnit, assnExpander );
[f006f01]105
[c92c09c]106                PassVisitor<TupleTypeReplacer> replacer;
107                mutateAll( translationUnit, replacer );
[3c13c03]108
[ab904dc]109                PassVisitor<TupleIndexExpander> idxExpander;
[3c13c03]110                mutateAll( translationUnit, idxExpander );
111
112                TupleExprExpander exprExpander;
113                mutateAll( translationUnit, exprExpander );
114        }
115
[bf32bb8]116        namespace {
117                /// given a expression representing the member and an expression representing the aggregate,
118                /// reconstructs a flattened UntypedMemberExpr with the right precedence
[64ac636]119                Expression * reconstructMemberExpr( Expression * member, Expression * aggr, CodeLocation & loc ) {
[bf32bb8]120                        if ( UntypedMemberExpr * memberExpr = dynamic_cast< UntypedMemberExpr * >( member ) ) {
121                                // construct a new UntypedMemberExpr with the correct structure , and recursively
122                                // expand that member expression.
123                                MemberTupleExpander expander;
[64ac636]124                                UntypedMemberExpr * inner = new UntypedMemberExpr( memberExpr->get_aggregate(), aggr->clone() );
125                                UntypedMemberExpr * newMemberExpr = new UntypedMemberExpr( memberExpr->get_member(), inner );
126                                inner->location = newMemberExpr->location = loc;
[bf32bb8]127                                memberExpr->set_member(nullptr);
128                                memberExpr->set_aggregate(nullptr);
129                                delete memberExpr;
130                                return newMemberExpr->acceptMutator( expander );
131                        } else {
132                                // not a member expression, so there is nothing to do but attach and return
[64ac636]133                                UntypedMemberExpr * newMemberExpr = new UntypedMemberExpr( member, aggr->clone() );
134                                newMemberExpr->location = loc;
135                                return newMemberExpr;
[bf32bb8]136                        }
137                }
138        }
139
140        Expression * MemberTupleExpander::mutate( UntypedMemberExpr * memberExpr ) {
[907eccb]141                if ( UntypedTupleExpr * tupleExpr = dynamic_cast< UntypedTupleExpr * > ( memberExpr->get_member() ) ) {
[141b786]142                        Expression * aggr = memberExpr->get_aggregate()->clone()->acceptMutator( *this );
143                        // aggregate expressions which might be impure must be wrapped in unique expressions
144                        // xxx - if there's a member-tuple expression nested in the aggregate, this currently generates the wrong code if a UniqueExpr is not used, and it's purely an optimization to remove the UniqueExpr
145                        // if ( Tuples::maybeImpure( memberExpr->get_aggregate() ) ) aggr = new UniqueExpr( aggr );
146                        aggr = new UniqueExpr( aggr );
[bf32bb8]147                        for ( Expression *& expr : tupleExpr->get_exprs() ) {
[64ac636]148                                expr = reconstructMemberExpr( expr, aggr, memberExpr->location );
149                                expr->location = memberExpr->location;
[bf32bb8]150                        }
[141b786]151                        delete aggr;
[64ac636]152                        tupleExpr->location = memberExpr->location;
[bf32bb8]153                        return tupleExpr;
154                } else {
[f0121d7]155                        // there may be a tuple expr buried in the aggregate
156                        // xxx - this is a memory leak
[64ac636]157                        UntypedMemberExpr * newMemberExpr = new UntypedMemberExpr( memberExpr->get_member()->clone(), memberExpr->get_aggregate()->acceptMutator( *this ) );
158                        newMemberExpr->location = memberExpr->location;
159                        return newMemberExpr;
[bf32bb8]160                }
161        }
162
[3c13c03]163        Expression * UniqueExprExpander::mutate( UniqueExpr * unqExpr ) {
164                unqExpr = safe_dynamic_cast< UniqueExpr * > ( Parent::mutate( unqExpr ) );
[141b786]165                const int id = unqExpr->get_id();
166
167                // on first time visiting a unique expr with a particular ID, generate the expression that replaces all UniqueExprs with that ID,
168                // and lookup on subsequent hits. This ensures that all unique exprs with the same ID reference the same variable.
169                if ( ! decls.count( id ) ) {
170                        Expression * assignUnq;
171                        Expression * var = unqExpr->get_var();
172                        if ( unqExpr->get_object() ) {
173                                // an object was generated to represent this unique expression -- it should be added to the list of declarations now
174                                addDeclaration( unqExpr->get_object() );
175                                unqExpr->set_object( nullptr );
176                                // steal the expr from the unqExpr
177                                assignUnq = UntypedExpr::createAssign( unqExpr->get_var()->clone(), unqExpr->get_expr() );
178                                unqExpr->set_expr( nullptr );
179                        } else {
180                                // steal the already generated assignment to var from the unqExpr - this has been generated by FixInit
181                                Expression * expr = unqExpr->get_expr();
182                                CommaExpr * commaExpr = safe_dynamic_cast< CommaExpr * >( expr );
183                                assignUnq = commaExpr->get_arg1();
184                                commaExpr->set_arg1( nullptr );
185                        }
[d56e5bc]186                        ObjectDecl * finished = new ObjectDecl( toString( "_unq", id, "_finished_" ), Type::StorageClasses(), LinkageSpec::Cforall, nullptr, new BasicType( Type::Qualifiers(), BasicType::Bool ),
[579263a]187                                                                                                        new SingleInit( new ConstantExpr( Constant::from_int( 0 ) ) ) );
[141b786]188                        addDeclaration( finished );
189                        // (finished ? _unq_expr_N : (_unq_expr_N = <unqExpr->get_expr()>, finished = 1, _unq_expr_N))
190                        // This pattern ensures that each unique expression is evaluated once, regardless of evaluation order of the generated C code.
[d56e5bc]191                        Expression * assignFinished = UntypedExpr::createAssign( new VariableExpr(finished), new ConstantExpr( Constant::from_int( 1 ) ) );
[141b786]192                        ConditionalExpr * condExpr = new ConditionalExpr( new VariableExpr( finished ), var->clone(),
193                                new CommaExpr( new CommaExpr( assignUnq, assignFinished ), var->clone() ) );
194                        condExpr->set_result( var->get_result()->clone() );
[d5556a3]195                        condExpr->set_env( maybeClone( unqExpr->get_env() ) );
[141b786]196                        decls[id] = condExpr;
[3c13c03]197                }
[141b786]198                delete unqExpr;
199                return decls[id]->clone();
[6eb8948]200        }
201
[3c13c03]202        Expression * TupleAssignExpander::mutate( TupleAssignExpr * assnExpr ) {
[141b786]203                assnExpr = safe_dynamic_cast< TupleAssignExpr * >( Parent::mutate( assnExpr ) );
[d5556a3]204                StmtExpr * ret = assnExpr->get_stmtExpr();
205                assnExpr->set_stmtExpr( nullptr );
206                // move env to StmtExpr
207                ret->set_env( assnExpr->get_env() );
208                assnExpr->set_env( nullptr );
[3c13c03]209                delete assnExpr;
[d5556a3]210                return ret;
[6eb8948]211        }
212
[c92c09c]213        Type * TupleTypeReplacer::postmutate( TupleType * tupleType ) {
[e6512c8]214                unsigned tupleSize = tupleType->size();
215                if ( ! typeMap.count( tupleSize ) ) {
216                        // generate struct type to replace tuple type based on the number of components in the tuple
[94a8123]217                        StructDecl * decl = new StructDecl( toString( "_tuple", tupleSize, "_" ) );
[f006f01]218                        decl->set_body( true );
[e6512c8]219                        for ( size_t i = 0; i < tupleSize; ++i ) {
[c92c09c]220                                TypeDecl * tyParam = new TypeDecl( toString( "tuple_param_", tupleSize, "_", i ), Type::StorageClasses(), nullptr, TypeDecl::Any );
[68fe077a]221                                decl->get_members().push_back( new ObjectDecl( toString("field_", i ), Type::StorageClasses(), LinkageSpec::C, nullptr, new TypeInstType( Type::Qualifiers(), tyParam->get_name(), tyParam ), nullptr ) );
[d9fa60a]222                                decl->get_parameters().push_back( tyParam );
[f006f01]223                        }
[e6512c8]224                        if ( tupleSize == 0 ) {
[4c8621ac]225                                // empty structs are not standard C. Add a dummy field to empty tuples to silence warnings when a compound literal Tuple0 is created.
[68fe077a]226                                decl->get_members().push_back( new ObjectDecl( "dummy", Type::StorageClasses(), LinkageSpec::C, nullptr, new BasicType( Type::Qualifiers(), BasicType::SignedInt ), nullptr ) );
[4c8621ac]227                        }
[e6512c8]228                        typeMap[tupleSize] = decl;
[c92c09c]229                        declsToAddBefore.push_back( decl );
[f006f01]230                }
[d9fa60a]231                Type::Qualifiers qualifiers = tupleType->get_qualifiers();
232
[e6512c8]233                StructDecl * decl = typeMap[tupleSize];
[d9fa60a]234                StructInstType * newType = new StructInstType( qualifiers, decl );
[c92c09c]235                for ( auto p : group_iterate( tupleType->get_types(), decl->get_parameters() ) ) {
236                        Type * t = std::get<0>(p);
237                        TypeDecl * td = std::get<1>(p);
[d9fa60a]238                        newType->get_parameters().push_back( new TypeExpr( t->clone() ) );
[c92c09c]239                        if ( env ) {
240                                // add bindings to the type environment.
241                                // xxx - This may not be sufficient, it may be necessary to rename type variables on StructInstType?
242                                env->add( td->get_name(), t->clone() );
243                        }
[d9fa60a]244                }
245                delete tupleType;
246                return newType;
[f006f01]247        }
248
[ab904dc]249        Expression * TupleIndexExpander::postmutate( TupleIndexExpr * tupleExpr ) {
250                Expression * tuple = tupleExpr->get_tuple();
[3c13c03]251                assert( tuple );
252                tupleExpr->set_tuple( nullptr );
253                unsigned int idx = tupleExpr->get_index();
[d5556a3]254                TypeSubstitution * env = tupleExpr->get_env();
255                tupleExpr->set_env( nullptr );
[3c13c03]256                delete tupleExpr;
257
258                StructInstType * type = safe_dynamic_cast< StructInstType * >( tuple->get_result() );
259                StructDecl * structDecl = type->get_baseStruct();
260                assert( structDecl->get_members().size() > idx );
261                Declaration * member = *std::next(structDecl->get_members().begin(), idx);
[d5556a3]262                MemberExpr * memExpr = new MemberExpr( safe_dynamic_cast< DeclarationWithType * >( member ), tuple );
263                memExpr->set_env( env );
264                return memExpr;
[3c13c03]265        }
266
[d5556a3]267        Expression * replaceTupleExpr( Type * result, const std::list< Expression * > & exprs, TypeSubstitution * env ) {
[65660bd]268                if ( result->isVoid() ) {
269                        // void result - don't need to produce a value for cascading - just output a chain of comma exprs
270                        assert( ! exprs.empty() );
271                        std::list< Expression * >::const_iterator iter = exprs.begin();
[d5556a3]272                        Expression * expr = new CastExpr( *iter++ );
[65660bd]273                        for ( ; iter != exprs.end(); ++iter ) {
[d5556a3]274                                expr = new CommaExpr( expr, new CastExpr( *iter ) );
[65660bd]275                        }
[d5556a3]276                        expr->set_env( env );
[65660bd]277                        return expr;
278                } else {
279                        // typed tuple expression - produce a compound literal which performs each of the expressions
280                        // as a distinct part of its initializer - the produced compound literal may be used as part of
281                        // another expression
282                        std::list< Initializer * > inits;
283                        for ( Expression * expr : exprs ) {
284                                inits.push_back( new SingleInit( expr ) );
285                        }
[d5556a3]286                        Expression * expr = new CompoundLiteralExpr( result, new ListInit( inits ) );
287                        expr->set_env( env );
288                        return expr;
[3c13c03]289                }
290        }
291
[65660bd]292        Expression * TupleExprExpander::mutate( TupleExpr * tupleExpr ) {
[bf32bb8]293                // recursively expand sub-tuple-expressions
294                tupleExpr = safe_dynamic_cast<TupleExpr *>(Parent::mutate(tupleExpr));
[65660bd]295                Type * result = tupleExpr->get_result();
296                std::list< Expression * > exprs = tupleExpr->get_exprs();
297                assert( result );
[d5556a3]298                TypeSubstitution * env = tupleExpr->get_env();
[65660bd]299
[bf32bb8]300                // remove data from shell and delete it
[65660bd]301                tupleExpr->set_result( nullptr );
302                tupleExpr->get_exprs().clear();
[d5556a3]303                tupleExpr->set_env( nullptr );
[65660bd]304                delete tupleExpr;
305
[d5556a3]306                return replaceTupleExpr( result, exprs, env );
[65660bd]307        }
308
309        Type * makeTupleType( const std::list< Expression * > & exprs ) {
310                // produce the TupleType which aggregates the types of the exprs
[62423350]311                std::list< Type * > types;
312                Type::Qualifiers qualifiers( Type::Const | Type::Volatile | Type::Restrict | Type::Lvalue | Type::Atomic | Type::Mutex );
[3c13c03]313                for ( Expression * expr : exprs ) {
314                        assert( expr->get_result() );
[65660bd]315                        if ( expr->get_result()->isVoid() ) {
316                                // if the type of any expr is void, the type of the entire tuple is void
317                                return new VoidType( Type::Qualifiers() );
318                        }
[3c13c03]319                        Type * type = expr->get_result()->clone();
[62423350]320                        types.push_back( type );
[65660bd]321                        // the qualifiers on the tuple type are the qualifiers that exist on all component types
[3c13c03]322                        qualifiers &= type->get_qualifiers();
323                } // for
[907eccb]324                if ( exprs.empty() ) qualifiers = Type::Qualifiers();
[62423350]325                return new TupleType( qualifiers, types );
[3c13c03]326        }
[65660bd]327
[8bf784a]328        TypeInstType * isTtype( Type * type ) {
329                if ( TypeInstType * inst = dynamic_cast< TypeInstType * >( type ) ) {
[0b150ec]330                        if ( inst->get_baseType() && inst->get_baseType()->get_kind() == TypeDecl::Ttype ) {
[8bf784a]331                                return inst;
332                        }
333                }
334                return nullptr;
335        }
336
[65660bd]337        namespace {
338                /// determines if impurity (read: side-effects) may exist in a piece of code. Currently gives a very crude approximation, wherein any function call expression means the code may be impure
339                class ImpurityDetector : public Visitor {
340                public:
341                        typedef Visitor Parent;
[b7b8674]342                        virtual void visit( ApplicationExpr * appExpr ) {
343                                if ( DeclarationWithType * function = InitTweak::getFunction( appExpr ) ) {
344                                        if ( function->get_linkage() == LinkageSpec::Intrinsic ) {
345                                                if ( function->get_name() == "*?" || function->get_name() == "?[?]" ) {
346                                                        // intrinsic dereference, subscript are pure, but need to recursively look for impurity
347                                                        Parent::visit( appExpr );
348                                                        return;
349                                                }
350                                        }
351                                }
352                                maybeImpure = true;
353                        }
[af397ef8]354                        virtual void visit( __attribute__((unused)) UntypedExpr * untypedExpr ) { maybeImpure = true; }
[65660bd]355                        bool maybeImpure = false;
356                };
357        } // namespace
358
359        bool maybeImpure( Expression * expr ) {
360                ImpurityDetector detector;
361                expr->accept( detector );
362                return detector.maybeImpure;
363        }
[6eb8948]364} // namespace Tuples
365
366// Local Variables: //
367// tab-width: 4 //
368// mode: c++ //
369// compile-command: "make install" //
370// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.