Merge branch 'master' of github.com:dopefishh/cc1516
[cc1516.git] / sem.icl
diff --git a/sem.icl b/sem.icl
index 02d0117..a041cee 100644 (file)
--- a/sem.icl
+++ b/sem.icl
@@ -2,26 +2,272 @@ implementation module sem
 
 import qualified Data.Map as Map
 from Data.Func import $
+import Data.Maybe
+import Data.Void
 import Data.Either
+import Data.Functor
+import Control.Applicative
+import Control.Monad
 import Control.Monad.State
+import Control.Monad.Identity
+import Math.Random
+import Control.Monad.Trans
 import StdMisc
+from StdFunc import id, const, o
+import StdString
+import StdTuple
+import StdList
+import StdBool
+
+from Text import class Text(concat), instance Text String
 
 import AST
-from parse import :: ParserOutput
-from yard import :: Error
+from parse import :: ParserOutput, :: Error
+
+:: Gamma :== ('Map'.Map String Type, [String])
+:: Env a :== StateT Gamma (Either SemError) a
+//StateT (Gamma -> Either SemError (a, Gamma))
+
+//we need to redefine this even though it is in Control.Monad.State
+instance MonadTrans (StateT Gamma) where
+    liftT m = StateT \s-> m >>= \a-> return (a, s)
+
+get = gets id
+
+sem :: AST -> SemOutput
+sem (AST vd fd) = case runStateT m ('Map'.newMap, getRandomStream 1) of
+    Left e = Left [e]
+    Right ((vds, fds), gamma) = Right ((AST vds fds), gamma)
+where 
+    m :: Env ([VarDecl], [FunDecl])
+    m = mapM semVarDecl vd >>= \vds ->
+        mapM semFunDecl fd >>= \fds1 -> 
+        mapM semFunDecl fds1 >>= \fds2 -> 
+        pure (vds, fds2)
+
+semFunDecl :: FunDecl -> Env FunDecl
+semFunDecl fd=:(FunDecl p f args mt vds stmts) = 
+    (case mt of
+        Nothing = genType args >>= \infft->putIdent f infft >>| pure infft
+        Just t = putIdent f t >>| pure t) >>= \ft ->
+    saveGamma >>= \gamma ->
+       matchFunctions args ft >>= \tres->
+    mapM semVarDecl vds >>= \newvds->
+    mapM (checkStmt tres) stmts >>= \newstmts->
+       pure IntType >>= \returntype->
+       case mt of
+               Nothing = reconstructType args returntype 
+               >>= \ftype->restoreGamma gamma 
+                       >>| putIdent f ftype >>| pure (
+                       FunDecl p f args (Just ftype) newvds newstmts) 
+               Just t = restoreGamma gamma 
+                       >>| pure (FunDecl p f args mt newvds newstmts) 
+
+reconstructType :: [String] Type -> Env Type
+reconstructType [] t = pure t
+reconstructType [x:xs] t = gets (\(st, r)->'Map'.get x st)
+       >>= \mtype->case mtype of
+               Nothing = liftT $ Left $ Error "Not used ????"
+               Just type = reconstructType xs t >>= \resttype->pure (type ->> resttype)
 
-:: Gamma :== 'Map'.Map String Type
-:: Env a :== State Gamma a
+genType :: [String] -> Env Type
+genType [] = freshIdent >>= \fi->pure $ IdType fi
+genType [x:xs] = liftM2 (->>) (freshIdent >>= \fi->pure $ IdType fi)
+       (genType xs)
 
-sem :: ParserOutput -> SemOutput
-sem (Left p) = Left p
-sem (Right (AST vd fd)) = Right $ AST vd fd
-//     foldM semVarDecl vd 
-//     >>= \gamma ->foldM typecheck gamma fd
+matchFunctions :: [String] Type -> Env Type
+matchFunctions [] (_ ->> _) = liftT $ Left $ Error "Not enough arguments"
+matchFunctions _ (VoidType ->> _) = liftT $ Left $ Error "Cannot have a void type in the middle of the function definition"
+matchFunctions [x:xs] (t1 ->> t2) = 
+       modify (\(st, r)->('Map'.put x t1 st, r)) >>| matchFunctions xs t2
+matchFunctions [] t = pure t
+matchFunctions _ t = liftT $ Left $ Error "Too much argumnts"
 
 semVarDecl :: VarDecl -> Env VarDecl
-semVarDecl (Vardecl pos type ident expr) = undef
-       
+semVarDecl (VarDecl pos type ident ex) = unify type ex
+    >>= \t-> putIdent ident t >>| (pure $ VarDecl pos t ident ex)
+
+checkStmt ::Type Stmt -> Env Stmt
+checkStmt t (IfStmt c st se) = unify BoolType c >>| mapM (checkStmt t) st 
+    >>= \st1-> mapM (checkStmt t) se >>= \se1-> pure (IfStmt c st1 se1)
+checkStmt t w=:(WhileStmt c et) = unify BoolType c >>| mapM (checkStmt t) et
+    >>= \et1-> pure w
+checkStmt t a=:(AssStmt (VarDef ident fs) e) = gets (\(st, r)->'Map'.get ident st)
+    >>= \mt->case mt of
+        Nothing = liftT $ Left $ UndeclaredVariableError zero ident
+        Just t = unify t fs >>= \t1 -> unify t1 e >>| pure a
+checkStmt t r=:(FunStmt (FunCall f es)) = typeFun f es >>| pure r
+checkStmt VoidType r=:(ReturnStmt Nothing) = pure r
+checkStmt t r=:(ReturnStmt (Just e)) = unify t e >>| pure r
+
+typeExpr :: Expr -> Env Type
+typeExpr (IntExpr _ _) = pure IntType
+typeExpr (CharExpr _ _) = pure CharType
+typeExpr (BoolExpr _ _) = pure BoolType
+typeExpr (Op1Expr p UnNegation expr) = unify BoolType expr
+typeExpr (Op1Expr p UnMinus expr) = unify IntType expr
+typeExpr (TupleExpr p (e1, e2)) = typeExpr e1 
+    >>= \t1-> typeExpr e2 >>= \t2-> pure $ TupleType (t1, t2)
+typeExpr (Op2Expr p e1 op e2)
+| isMember op [BiPlus, BiMinus, BiTimes, BiDivide, BiMod] =
+       typeOp2 e1 e2 op [IntType] IntType
+| isMember op [BiEquals, BiUnEqual] =
+       typeOp2 e1 e2 op [IntType, BoolType, CharType] BoolType
+| isMember op [BiLesser, BiGreater, BiLesserEq, BiGreaterEq] =
+       typeOp2 e1 e2 op [IntType, CharType] BoolType
+| isMember op [BiAnd, BiOr] =
+       typeOp2 e1 e2 op [BoolType] BoolType
+| op == BiCons = typeExpr e1 >>= \t1-> typeExpr e2 
+       >>= \t2-> unify (ListType t1) t2
+typeExpr (EmptyListExpr p) = freshIdent >>= \frsh-> let t = IdType frsh in
+    putIdent frsh t >>| pure t
+typeExpr (FunExpr p (FunCall f es)) = typeFun f es
+typeExpr (VarExpr p (VarDef ident fs)) = gets (\(st, r)->'Map'.get ident st)
+    >>= \mt->case mt of
+        Nothing = liftT $ Left $ UndeclaredVariableError p ident
+        Just t = unify t fs
+
+typeOp2 :: Expr Expr Op2 [Type] Type -> Env Type
+typeOp2 e1 e2 op ts ret = typeExpr e1 >>= \t1-> typeExpr e2 >>= \t2->
+    unify t1 t2 >>= \t3->if (isMember t3 ts) (pure ret)
+        (liftT $ Left $ OperatorError (extrPos e1) op t3)
+
+buildFunctionType :: String [Expr] -> Env Type 
+buildFunctionType frsh [] = let t = IdType frsh in putIdent frsh t >>| pure t
+buildFunctionType frsh [e:es] = (->>) <$> typeExpr e <*> buildFunctionType frsh es
+
+unifyApp :: Type [Expr] -> Env Type
+unifyApp t [] = pure t
+unifyApp (tf1 ->> tf2) [t1:ts] = unify tf1 t1 >>| unifyApp tf2 ts
+unifyApp t1 t2 = liftT $ Left $ UnifyError zero t1 (IdType "[expressions, FIXME]")
+
+typeFun :: String [Expr] -> Env Type
+typeFun f es = gets (\(st, r)->'Map'.get f st) >>= \mt-> case mt of
+    Nothing = freshIdent >>= \frsh-> buildFunctionType frsh es 
+        >>= \ft-> putIdent f ft >>| (pure $ IdType frsh)
+    Just t = unifyApp t es
+
+resultType :: Type -> Type
+resultType (_ ->> t) = resultType t
+resultType t = t
+
+class unify a :: Type a -> Env Type
+
+instance unify [FieldSelector] where
+    unify t [] = pure t
+    unify (ListType t) [FieldHd:fs] = unify t fs
+    unify t=:(ListType _) [FieldTl:fs] = unify t fs
+    unify (TupleType (t, _)) [FieldFst:fs] = unify t fs
+    unify (TupleType (_, t)) [FieldSnd:fs] = unify t fs
+    unify t [fs:_] = liftT $ Left $ FieldSelectorError zero t fs
+
+instance unify Expr where
+       unify (_ ->> _) e = liftT $ Left $ ParseError (extrPos e)
+                       "Expression cannot be a higher order function. Yet..."
+       unify VoidType e = liftT $ Left $ ParseError (extrPos e)
+                       "Expression cannot be a Void type."
+//     unify (IdType _) e = liftT $ Left $ ParseError (extrPos e)
+//                     "Expression cannot be an polymorf type."
+    unify VarType e = typeExpr e
+    //we have to cheat to decorate the error, can be done nicer?
+    unify t e = StateT $ \s0 -> let res = runStateT m s0 in case res of
+        Left err = Left $ decErr e err
+        Right t = Right t //note, t :: (Type, Gamma) 
+    where m = typeExpr e >>= \tex-> unify t tex 
+
+instance unify Type where
+       unify IntType IntType = pure IntType
+       unify BoolType BoolType = pure BoolType
+       unify CharType CharType = pure CharType
+    unify (IdType i) t=:(IdType j) = replace i t >>| pure t
+    unify t (IdType i) = unify (IdType i) t
+    unify (IdType i) t = replace i t >>| pure t
+    unify (ListType t1) (ListType t2) = unify t1 t2 >>| (pure $ ListType t1)
+    unify (ta1 ->> ta2) (tb1 ->> tb2) = unify ta1 tb1 >>= \ta-> unify ta2 tb2 
+        >>= \tb-> pure (ta ->> tb)
+       unify t1 t2 = liftT $ Left $ UnifyError zero t1 t2
+
+instance zero Pos where
+       zero = {line=0,col=0}
+
+decErr :: Expr SemError -> SemError
+decErr e (UnifyError _ t1 t2) = UnifyError (extrPos e) t1 t2
+decErr e (FieldSelectorError _ t fs) = FieldSelectorError (extrPos e) t fs
+decErr e (ParseError _ s) = ParseError (extrPos e) s
+decErr e err = err
+
+dc2 :: Expr (Either SemError a) -> Either SemError a
+dc2 e (Right t) = Right t
+dc2 e (Left err) = Left err
+
+extrPos :: Expr -> Pos
+extrPos (VarExpr p _) = p
+extrPos (Op2Expr p _ _ _) = p
+extrPos (Op1Expr p _ _) = p
+extrPos (IntExpr p _) = p
+extrPos (CharExpr p _) = p
+extrPos (BoolExpr p _) = p
+extrPos (FunExpr p _) = p
+extrPos (EmptyListExpr p) = p
+extrPos (TupleExpr p _) = p
+
+instance toString Gamma where
+       toString (mp, _) = concat
+               [concat [k, ": ", toString v, "\n"]\\(k, v) <- 'Map'.toList mp]
+
+getRandomStream :: Int -> [String]
+getRandomStream i = genIdents $ filter (isAlpha o toChar) (genRandInt i)
+    where
+        genIdents r = let (ic, r2) = splitAt 5 r in [toString ic: genIdents r2]
+
+freshIdent :: Env String
+freshIdent = get >>= \(st, [ident:rest])-> put (st, rest) 
+    >>| case 'Map'.get ident st of
+        Nothing = pure ident
+        _       = freshIdent
+
+putIdent :: String Type -> Env Void
+putIdent i t = gets (\(st, r)->'Map'.get i st) >>= \mt -> case mt of
+    Nothing = modify (\(st, r)->('Map'.put i t st, r))
+    Just t2 = unify t t2 >>= \t3-> modify (\(st, r)->('Map'.put i t3 st, r))
+
+replace :: String Type -> Env Void
+replace ident type = get >>= \(st, fr)->put ('Map'.fromList $ 
+        map (itupdate ident type) ('Map'.toList st), fr)
+    where
+        itupdate :: String Type (String, Type) -> (String, Type)
+        itupdate ident newtype ov=:(key, IdType type) = if (ident == type)
+            (key, newtype) ov
+        itupdate ident newtype (key, TupleType (t1, t2))
+        # (_, t1) = itupdate ident newtype (key, t1)
+        # (_, t2) = itupdate ident newtype (key, t2)
+        = (key, TupleType (t1, t2))
+        itupdate ident newtype (key, ListType t1)
+        # (_, t1) = itupdate ident newtype (key, t1)
+        = (key, ListType t1)
+        itupdate _ _ k = k
+
+instance toString SemError where
+    toString (ParseError p e) = concat [
+        toString p,"SemError: ParseError: ", e]
+    toString (Error e) = "SemError: " +++ e
+    toString (UnifyError p t1 t2) = concat [
+        toString p,
+        "SemError: Cannot unify types. Expected: ",
+        toString t1, ". Given: ", toString t2]
+    toString (FieldSelectorError p t fs) = concat [
+        toString p,
+        "SemError: Cannot select ", toString fs, " from type: ",
+        toString t]
+    toString (OperatorError p o t) = concat [
+        toString p, 
+        "SemError: No ", toString o, " for type ",
+        toString t]
+    toString (UndeclaredVariableError p ident) = concat [
+        toString p, "SemError: identifier: ", ident, " undefined."]
 
+saveGamma :: Env Gamma
+saveGamma = get
 
-        
+restoreGamma :: Gamma -> Env Void
+restoreGamma (oldstate, _) = gets snd >>= \newr->put (oldstate, newr)