Improved Let syntax and improvements to type system
[cc1516.git] / gen.icl
diff --git a/gen.icl b/gen.icl
index 4bf1bb8..e92954c 100644 (file)
--- a/gen.icl
+++ b/gen.icl
@@ -33,29 +33,83 @@ FALSE :== 0
 :: SSMProgram :== [Instr]
 :: GenError = Error String
 :: Addressbook :== 'Map'.Map String Address
-:: Address = LAB String | ADDR Int
+:: Address = LAB String Int Int | ADDR Int Int
 :: Gen a :== RWST () SSMProgram (Addressbook, [Label]) (Either GenError) a
 
 labelStream :: [Label]
 labelStream = ["lbl_" +++ toString i\\i<-[1..]]
 
+defaultAddressBook :: [FunDecl] -> Addressbook 
+defaultAddressBook fd = extend "1printint" (LAB "1printint" 1 0)
+       $ extend "1printchar" (LAB "1printchar" 1 1)
+       $ extend "read" (LAB "read" 0 2)
+       $ extend "1readint" (LAB "1readint" 0 3)
+       $ extend "isEmpty" (LAB "isempty" 1 4)
+       $ addFuncs fd 5
+       where
+               addFuncs [] _ = 'Map'.newMap
+               addFuncs [(FunDecl _ k args _ _ _):xs] n =
+                       extend k (LAB k (length args) n) $ addFuncs xs (n+1)
+
 gen :: AST -> Either String String
-gen (AST fds) = case evalRWST prog () ('Map'.newMap, labelStream) of
+gen (AST fds) = case evalRWST prog () (defaultAddressBook fds, labelStream) of
             Left (Error e) = Left e
             Right (_, p) = Right $ toString p
     where
-        prog = tell [Instr "bra" [L "main"] ""] >>| mapM_ g fds
-
-//Current issues:
-//All VarDecls are added as function, how to deal with assignments?
-//  (And when we deal with assignments, how to deal with assignments to higher order functions?)
-//Dealing with arguments
-//Dealing with types that do not fit on the Stack
-//  Probably completely change LoadPlace to a Type and a position relative to *something*
-//  And where the type determines if this position is a pointer to the heap or an
-//  unboxed value
-
-//helper functions for the gen monad
+        prog = tell [
+                       Instr "bsr" [L "main"] "",
+                       Instr "halt" [] ""
+                       ] >>| tell (programContext fds)
+            >>| mapM_ g fds
+
+programContext :: [FunDecl] -> SSMProgram
+programContext x = [Lab "1func"
+                               :fS ["1printint" ,"1printchar"
+                                       ,"read" ,"1readint"
+                                       ,"isEmpty":map (\(FunDecl _ k _ _ _ _)->k) x] 0] ++ context
+       where
+
+               fS :: [String] Int -> SSMProgram
+               fS [] _ = []
+               fS [k:xs] n = [
+                        Lab $ "1next" +++ toString n
+                       ,Instr "ldr" [Raw "R5"] ""
+                       ,Instr "ldc" [Lit n] $ "branch to: " +++ k
+                       ,Instr "eq" [] ""
+                       ,Instr "brf" [L $ "1next" +++ (toString $ n + 1)] ""
+                       ,Instr "bra" [L k] ""
+                       :fS xs $ n+1]
+               context :: SSMProgram
+               context =   [Lab "1printint"
+                    ,Instr "link" [Lit 0] ""
+                    ,Instr "ldl" [Lit -2] "load first argument"
+                                       ,Instr "trap" [Lit 0] "print int"
+                    ,Instr "unlink" [] ""
+                    ,Instr "ret" [] ""
+                                       ,Lab "1printchar"
+                    ,Instr "link" [Lit 0] ""
+                    ,Instr "ldl" [Lit -2] "load first argument"
+                                       ,Instr "trap" [Lit 1] "print char"
+                    ,Instr "unlink" [] ""
+                    ,Instr "ret" [] ""
+                    ,Lab "read"
+                    ,Instr "link" [Lit 0] ""
+                                       ,Instr "trap" [Lit 11] "read char"
+                    ,Instr "str" [Raw "RR"] ""
+                    ,Instr "unlink" [] ""
+                    ,Instr "ret" [] ""
+                    ,Lab "isempty"
+                    ,Instr "link" [Lit 0] ""
+                    ,Instr "ldl" [Lit -2] "load prt to list"
+                    ,Instr "lda" [Lit 0] "derefrence ptr"
+                    ,Instr "ldc" [Lit 0] ""
+                    ,Instr "eq" [] "test for null pointer"
+                    ,Instr "str" [Raw "RR"] ""
+                    ,Instr "unlink" [] ""
+                    ,Instr "ret" [] ""
+                    ,Lab "read"
+                    ]
+
 getAdressbook :: Gen Addressbook
 getAdressbook = gets fst
 
@@ -71,7 +125,7 @@ fresh = gets snd >>= \vars->
         pure (head vars)
 
 class g a :: a -> Gen ()
-//
+
 instance g Op1 where
        g UnNegation = tell [Instr "not" [] ""]
        g UnMinus = tell [Instr "neg" [] ""]
@@ -95,8 +149,13 @@ instance g Op2 where
                    BiOr = "or"
                    BiCons = abort "Shit, Cons, how to deal with this?"
 
+instance g FieldSelector where
+       g FieldFst = tell [Instr "lda" [Lit -1] "fst"]
+       g FieldSnd = tell [Instr "lda" [Lit 0] "snd"]
+       g FieldHd = tell [Instr "lda" [Lit -1] "hd"]
+       g FieldTl = tell [Instr "lda" [Lit 0] "tl"]
+
 instance g Expr where
-//    g (VarExpr _ (VarDef k fs)) = load k >>= \instr-> tell [instr] //note: pure is pure for list, i.e. []
     g (IntExpr _ i) = tell [Instr "ldc" [Lit i] ""]
     g (CharExpr _ c) = tell [Instr "ldc" [Lit (toInt c)] ""]
        g (BoolExpr _ b) = tell [Instr "ldc" [Lit (if b TRUE FALSE)] ""]
@@ -109,94 +168,207 @@ instance g Expr where
                >>| tell [Instr "sth" [] ""]
     g (Op2Expr _ e1 op e2) = g e1 >>| g e2 >>| g op
     g (TupleExpr _ (e1,e2)) = g e1
-               >>| tell [Instr "sth" [] ""]
                >>| g e2
-               >>| tell [Instr "sth" [] ""]
-               >>| tell [Instr "ajs" [Lit -1] ""]
-       g _ = abort "hoi"
-    g (FunExpr _ k es fs) = abort "FunExpr unsupported modderfokker"
- //       mapM g es >>| //put all arguments on the stack (todo: fix argument handling!)
- //       jump "bsr" k >>= \instr-> 
- //       tell [instr] >>| //actually branch to function
- //       tell [Instr "ldr" [Raw "RR"] ""] //push return value on stack, todo: check for VOID
-//
-//instance g Stmt where
-//    g (IfStmt cond th el) = 
-//        fresh >>= \elseLabel->
-//        fresh >>= \endLabel->
-//        g cond >>|
-//        tell [Instr "brf" [L elseLabel] "branch else"] >>|
-//        mapM_ g th >>|
-//        tell [Instr "bra" [L endLabel] "branch end if"] >>|
-//        tell [Lab elseLabel] >>|
-//        mapM_ g el  >>|
-//        tell [Lab endLabel]
-//    g (WhileStmt cond th) = 
-//        fresh >>= \startLabel->
-//        fresh >>= \endLabel ->
-//        tell [Lab startLabel] >>|
-//        g cond >>|
-//        tell [Instr "brf" [L endLabel] "branch end while"] >>|
-//        mapM_ g th >>|
-//        tell [Instr "bra" [L startLabel] "branch start while"] >>|
-//        tell [Lab endLabel]
-//    g (AssStmt (VarDef k fs) e) = 
-//        g e >>|
-//        abort "Shit, an assignment, figure out something with storing vars or something"
-//        //vars will be on stack in locals (possible pointers to heap)
-//    g (FunStmt _ _) = abort "CodeGen, FunStmt unused" //not used
-//    g (ReturnStmt Nothing)  = tell [Instr "ret" [] ""] //NOTE! Assumes only return address on stack, safe?
-//    g (ReturnStmt (Just e)) = 
-//        g e >>|
-//        tell [Instr "str" [Raw "RR"] ""] >>|
-//        g (ReturnStmt Nothing)
-
-instance g VarDecl where
-    g (VarDecl _ Nothing _ _) = liftT (Left $ Error "PANIC: untyped vardecl")
-    g (VarDecl _ (Just t) k e) = g e
-//             TupleType (t1, t2) = g e
-//             ListType t = abort "listtype"
-//             IdType _ = liftT (Left $ Error "PANIC: unresolved typevariable")
-//     t1 ->> t2 = abort "funtype" 
-//             VoidType = liftT (Left $ Error "PANIC: Void vardecl")
-//             _ = g e
+               >>| tell [Instr "stmh" [Lit 2] ""]
+    g (VarExpr _ (VarDef k fs)) = getAdressbook >>= \ab->case 'Map'.get k ab of
+               Just (ADDR t arity) = tell [Instr "ldl" [Lit t] ""] >>| mapM_ g fs >>| pure ()
+               Just (LAB l _ fn) = tell 
+                       [Instr "ldc" [Lit fn] ""
+                       ,Instr "ldc" [Lit 0] ""
+                       ,Instr "stmh" [Lit 2] ""]
+    g (FunExpr _ k es fs) = getAdressbook >>= \ab->case 'Map'.get k ab of
+               //Identifier points to function
+               Just (LAB l arity fn) = if (arity <> (length es))
+                       //Function is not complete
+                       (       tell
+                                       [Instr "ldc" [Lit fn] "Store function number"
+                                       ,Instr "sth" [] ""
+                                       ,Instr "ldc" [Lit $ length es] "Store arity"
+                                       ,Instr "sth" [] ""
+                                       ,Instr "ajs" [Lit -1] ""]
+                               >>| mapM_ g es
+                               >>| if (isEmpty es) (pure ()) (tell 
+                                       [Instr "stmh" [Lit $ length es] "Store arguments"
+                                       ,Instr "ajs" [Lit -1] ""]))
+                       //Function is complete
+                       (       mapM_ g es
+                               >>| jump "bsr" k
+                       >>| tell 
+                                       [Instr "ajs" [Lit $ ~(length es)] "Clean arguments"
+                                       ,Instr "ldr" [Raw "RR"] ""])
+               //Identifier points to variable, thus higher order function
+               Just (ADDR t arity) = if (arity <> (length es))
+                       //Function is still  not complete
+                       ( fresh >>= \finish->fresh >>= \start->tell [
+                               //Store function number
+                                Instr "ldl" [Lit t] "STARTING HIGHER ORDER UPDATE"
+                               ,Instr "ldh" [Lit 0] "get function number"
+                               ,Instr "sth" [] "Store"
+                               //Store function arity
+                               ,Instr "ldl" [Lit t] "get pointer again"
+                               ,Instr "ldh" [Lit 1] "get function arity"
+                               ,Instr "ldc" [Lit $ length es] "add argument number"
+                               ,Instr "add" [] "add"
+                               ,Instr "sth" [] "Store"
+                               ,Instr "ajs" [Lit -1] "Adjust pointer"
+                               //load the arguments
+                               ,Instr "ldl" [Lit t] ""
+                               ,Instr "ldh" [Lit 1] "Load available arguments"
+                               ,Instr "str" [Raw "R5"] "Store available args in register"
+                               ,Instr "ldc" [Lit 0] "Store offset"
+                               ,Instr "str" [Raw "R6"] "Store offset in register"
+                               ,Lab start
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R5"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 0] ""
+                               ,Instr "eq" [] ""
+                               ,Instr "brt" [L finish] "Done pushing arg, bye"
+                               //Load heapadress
+                               ,Instr "ldl" [Lit t] ""
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "add" [] "Corrected heapaddress"
+                               ,Instr "ldh" [Lit 2] "Load argument"
+                               ,Instr "sth" [] "And store it immediatly after"
+                               //Decrease available arguments
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R5"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 1] ""
+                               ,Instr "sub" [] ""
+                               ,Instr "str" [Raw "R5"] ""
+                               //Increase available arguments
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 1] ""
+                               ,Instr "add" [] ""
+                               ,Instr "str" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "bra" [L start] ""
+                               ,Lab finish
+                               ]
+                         >>| mapM_ g es
+                         >>| tell 
+                                       [Instr "stmh" [Lit $ length es] "Store extra args"
+                                       ,Instr "ajs" [Lit -1] ""]
+                       )
+                       //Function is complete
+                       ( fresh >>= \finish->fresh >>= \start->tell [
+                                Instr "ldl" [Lit t] "STARTING HIGHER ORDER CALL"
+                               ,Instr "ldh" [Lit 1] "Load available arguments"
+                               ,Instr "str" [Raw "R5"] "Store available args in register"
+                               ,Instr "ldc" [Lit 0] "Store offset"
+                               ,Instr "str" [Raw "R6"] "Store offset in register"
+                       
+                               ,Lab start
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R5"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 0] ""
+                               ,Instr "eq" [] ""
+                               ,Instr "brt" [L finish] "Done pushing arg, bye"
+                               //Load heapadress
+                               ,Instr "ldl" [Lit t] ""
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "add" [] "Corrected heapaddress"
+                               ,Instr "ldh" [Lit 2] "Load argument"
+                               //Decrease available arguments
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R5"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 1] ""
+                               ,Instr "sub" [] ""
+                               ,Instr "str" [Raw "R5"] ""
+                               //Increase available arguments
+                               ,Instr "ldr" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit 1] ""
+                               ,Instr "add" [] ""
+                               ,Instr "str" [Raw "R6"] ""
+                               ,Instr "bra" [L start] ""
+                               ,Lab finish
+                               ]
+                         >>| mapM_ g es
+                         >>| tell
+                               [Instr "ldl" [Lit t] ""
+                               ,Instr "ldh" [Lit 0] "Get function number"
+                               ,Instr "str" [Raw "R5"] ""
+                               ,Instr "bsr" [L "1func"] ""
+                               ,Instr "ldr" [Raw "MP"] ""
+                               ,Instr "ldc" [Lit t] ""
+                               ,Instr "add" [] ""
+                               ,Instr "str" [Raw "SP"] ""
+                               ,Instr "ldr" [Raw "RR"] ""
+                               ]
+                       )
+               Nothing = liftT (Left $ Error "Undefined function!!!")
+
+jump :: String String -> Gen ()
+jump instr k = getAdressbook >>= \ab->case 'Map'.get k ab of
+       Nothing = liftT (Left $ Error $ concat ["PANIC: ", k, " not found as function"])
+       Just (LAB t _ _) = tell [Instr instr [L t] (k +++"()")]
+       Just (ADDR t arity) = abort "NO ADDRESS JUMPING FFS"
+
+instance g Stmt where
+    g (IfStmt cond th el) = 
+        fresh >>= \elseLabel->
+        fresh >>= \endLabel->
+        g cond >>|
+        tell [Instr "brf" [L elseLabel] "branch else"] >>|
+        mapM_ g th >>|
+        tell [Instr "bra" [L endLabel] "branch end if"] >>|
+        tell [Lab elseLabel] >>|
+        mapM_ g el  >>|
+        tell [Lab endLabel]
+    g (WhileStmt cond th) = 
+        fresh >>= \startLabel->
+        fresh >>= \endLabel ->
+        tell [Lab startLabel] >>|
+        g cond >>|
+        tell [Instr "brf" [L endLabel] "branch end while"] >>|
+        mapM_ g th >>|
+        tell [Instr "bra" [L startLabel] "branch start while"] >>|
+        tell [Lab endLabel]
+    g (AssStmt (VarDef k fs) e) = 
+        g e >>| getAdressbook >>= \ab->case 'Map'.get k ab of
+            Nothing = liftT (Left $ Error $ concat ["PANIC: ", k, " not found as var"])
+            Just (LAB t _ _) = liftT (Left $ Error $ "PANIC: cannot assign to function")
+            Just (ADDR t ar) = tell [Instr "stl" [Lit t] ""]
+    g (FunStmt k es fs) = mapM_ g es 
+        >>| jump "bsr" k
+        >>| tell [Instr "ajs" [Lit (~(length es))] ""] //clean up args
+        >>| mapM_ g fs
+               >>| pure ()
+    g (ReturnStmt Nothing) = tell [Instr "unlink" [] ""]
+               >>| tell [Instr "ret" [] ""]
+    g (ReturnStmt (Just e)) = g e
+               >>| tell [Instr "str" [Raw "RR"] ""] 
+               >>| g (ReturnStmt Nothing)
+
+foldVarDecl :: Int VarDecl -> Gen Int
+foldVarDecl x (VarDecl _ mt k e) = g e 
+    >>| annote x k
+       >>| updateAdressbook (extend k (ADDR x $ arity $ fromJust mt))
+       >>| pure (x + 1)
+
+arity :: Type -> Int
+arity (_ ->> x) = 1 + arity x
+arity _ = 0
+
+addVars :: Type [String] -> (Addressbook -> Addressbook)
+addVars _ [] = id
+addVars (t ->> ts) [x:xs] = \ab->
+       extend x (ADDR (-2 - (length xs)) (arity t)) (addVars ts xs ab)
+addVars t [x] = \ab->
+       extend x (ADDR -2 0) ab
 
 instance g FunDecl where
-    g (FunDecl _ k _ _ vds stms) = 
+    g (FunDecl _ k args mt vds stms) = 
         //varDecls can call the enclosing function, so first reserve a label for it 
-        updateAdressbook (extend k (LAB k)) >>|
-        tell [Lab k] >>|
-        //then generate functions for the VarDecls
         getAdressbook >>= \oldMap ->
-        mapM_ g vds  >>|
-        //then the main function 
-//        mapM_ g stms >>|
+               updateAdressbook (addVars (fromJust mt) args) >>|
+        tell [Lab k] >>|
+               tell [Instr "link" [Lit 0] ""] >>|
+        //add the vars
+        foldM foldVarDecl 1 vds  >>|
+        //and the statements
+        mapM_ g stms >>|
+               //Ugly hack to always return
+               g (ReturnStmt Nothing) >>|
         updateAdressbook (const oldMap) >>| pure ()
-//
-//load :: String -> Gen Instr
-//load k = genMap >>= \g-> case 'Map'.member k g of
-//    False = liftT (Left $ Error $ concat ["PANIC: ", k, " not found in variable mapping"])
-//    True = loadP $ 'Map'.find k g
-//
-//loadP :: LoadPlace -> Gen Instr
-//loadP pl = dec pl >>= \(instr, arg)-> pure $ Instr instr [arg] ""
-//where
-//    dec (LDA i) = pure ("lda", Lit i)
-//    dec (LDC i) = pure ("ldc", Lit i)
-//    dec (LDH i) = pure ("ldh", Lit i)
-//    dec (LDL i) = pure ("ldl", Lit i)
-//    dec (LDR i) = pure ("ldr", Lit i)
-//    dec (LDS i) = pure ("lds", Lit i)
-//    dec _       = liftT (Left $ Error "PANIC: trying to load non adres")
-//
-////Instruction (String), key of function to jump to    
-//jump :: String String -> Gen Instr
-//jump instr k = genMap >>= \g-> case 'Map'.member k g of
-//    False = liftT (Left $ Error $ concat ["PANIC: ", k, " not found as function"])
-//    True = dec ('Map'.find k g) >>= \lbl-> pure $ Instr instr [lbl] (k +++"()") 
-//where
-//    dec (FUNC l) = pure (L l)
-//    dec _ = liftT (Left $ Error "PANIC: trying to jump to non label")
+
+annote :: Int String -> Gen ()
+annote pos key = 
+    tell [Instr "annote" [Raw "MP", Lit pos, Lit pos, Raw "green", Raw key] ""]
 
 class print a :: a -> [String]