6. Kaleidoscope: 言語の拡張: ユーザー定義演算子¶
6.1. 第6章 はじめに¶
「LLVMを使った言語の実装」チュートリアルの第6章へようこそ。このチュートリアルでは、最小限ながらも有用な、完全に機能する言語を作成しました。しかし、まだ大きな問題が1つ残っています。私たちの言語には、（除算、論理否定、または less-than 以外の比較など）便利な演算子が多くありません。
この章では、シンプルで美しい Kaleidoscope 言語にユーザー定義演算子を追加するという、大胆な方向転換を行います。この方向転換により、ある意味ではシンプルで醜い言語になりますが、同時に強力な言語にもなります。独自の言語を作成する際の素晴らしい点の1つは、何が良くて何が悪いかを自分で決定できることです。このチュートリアルでは、これを興味深い解析技術を紹介する方法として使用しても問題ないと仮定します。
このチュートリアルの最後には、マンデルブロ集合をレンダリングする Kaleidoscope アプリケーションの例を実行します。これは、Kaleidoscope とその機能セットで何が構築できるかを示す例です。
6.2. ユーザー定義演算子: アイデア¶
Kaleidoscope に追加する「演算子のオーバーロード」は、C++ などの言語よりも一般的です。C++ では、既存の演算子を再定義することのみが許可されています。プログラムで文法を変更したり、新しい演算子を導入したり、優先順位レベルを変更したりすることはできません。この章では、この機能を Kaleidoscope に追加することで、ユーザーがサポートされている演算子のセットを完成させることができます。
このようなチュートリアルでユーザー定義演算子を取り上げるのは、手書きパーサーを使用する際の能力と柔軟性を示すためです。これまでは、パーサーは文法の大部分に再帰下降解析を使用し、式には演算子順位解析を使用していました。詳細は第2章を参照してください。演算子順位解析を使用することで、プログラマーが文法に新しい演算子を簡単に導入できるようにすることができます。文法は JIT の実行時に動的に拡張可能です。
具体的には、プログラム可能な単項演算子（現在、Kaleidoscope には単項演算子がありません）と二項演算子の2つの機能を追加します。この例を以下に示します。
# Logical unary not.
def unary!(v)
if v then
0
else
1;
# Define > with the same precedence as <.
def binary> 10 (LHS RHS)
RHS < LHS;
# Binary "logical or", (note that it does not "short circuit")
def binary| 5 (LHS RHS)
if LHS then
1
else if RHS then
1
else
0;
# Define = with slightly lower precedence than relationals.
def binary= 9 (LHS RHS)
!(LHS < RHS | LHS > RHS);
多くの言語は、標準ランタイムライブラリを言語自体で実装できることを目指しています。Kaleidoscope では、言語のかなりの部分をライブラリで実装できます！
これらの機能の実装は、ユーザー定義二項演算子のサポートの実装と単項演算子の追加の2つの部分に分けます。
6.3. ユーザー定義二項演算子¶
ユーザー定義二項演算子のサポートを追加することは、現在のフレームワークでは非常に簡単です。最初に unary/binary キーワードのサポートを追加します
enum Token {
...
// operators
tok_binary = -11,
tok_unary = -12
};
...
static int gettok() {
...
if (IdentifierStr == "for")
return tok_for;
if (IdentifierStr == "in")
return tok_in;
if (IdentifierStr == "binary")
return tok_binary;
if (IdentifierStr == "unary")
return tok_unary;
return tok_identifier;
これは、前の章で行ったように、単に unary および binary キーワードの字句解析器サポートを追加するだけです。現在の AST の優れた点の1つは、ASCII コードをオペコードとして使用することで、二項演算子を完全に一般化して表現していることです。拡張演算子についても、この同じ表現を使用するため、新しい AST やパーサーのサポートは必要ありません。
一方、関数定義の「def binary| 5」部分で、これらの新しい演算子の定義を表すことができる必要があります。これまでの文法では、関数定義の「名前」は「プロトタイプ」生成として解析され、PrototypeAST AST ノードに変換されます。新しいユーザー定義演算子をプロトタイプとして表すには、PrototypeAST AST ノードを次のように拡張する必要があります
/// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
/// which captures its argument names as well as if it is an operator.
class PrototypeAST {
std::string Name;
std::vector<std::string> Args;
bool IsOperator;
unsigned Precedence; // Precedence if a binary op.
public:
PrototypeAST(const std::string &Name, std::vector<std::string> Args,
bool IsOperator = false, unsigned Prec = 0)
: Name(Name), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator),
Precedence(Prec) {}
Function *codegen();
const std::string &getName() const { return Name; }
bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; }
bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; }
char getOperatorName() const {
assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
return Name[Name.size() - 1];
}
unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; }
};
基本的に、プロトタイプの名前を知ることに加えて、それが演算子であったかどうか、そして演算子であった場合は、演算子の優先順位レベルを追跡します。優先順位は二項演算子のみに使用されます（以下で説明するように、単項演算子には適用されません）。これで、ユーザー定義演算子のプロトタイプを表す方法ができたので、それを解析する必要があります
/// prototype
/// ::= id '(' id* ')'
/// ::= binary LETTER number? (id, id)
static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
std::string FnName;
unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
unsigned BinaryPrecedence = 30;
switch (CurTok) {
default:
return LogErrorP("Expected function name in prototype");
case tok_identifier:
FnName = IdentifierStr;
Kind = 0;
getNextToken();
break;
case tok_binary:
getNextToken();
if (!isascii(CurTok))
return LogErrorP("Expected binary operator");
FnName = "binary";
FnName += (char)CurTok;
Kind = 2;
getNextToken();
// Read the precedence if present.
if (CurTok == tok_number) {
if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
return LogErrorP("Invalid precedence: must be 1..100");
BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
getNextToken();
}
break;
}
if (CurTok != '(')
return LogErrorP("Expected '(' in prototype");
std::vector<std::string> ArgNames;
while (getNextToken() == tok_identifier)
ArgNames.push_back(IdentifierStr);
if (CurTok != ')')
return LogErrorP("Expected ')' in prototype");
// success.
getNextToken(); // eat ')'.
// Verify right number of names for operator.
if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
return LogErrorP("Invalid number of operands for operator");
return std::make_unique<PrototypeAST>(FnName, std::move(ArgNames), Kind != 0,
BinaryPrecedence);
}
これはすべて非常に簡単な解析コードであり、過去に同様のコードをたくさん見てきました。上記のコードで興味深い部分の1つは、二項演算子の FnName を設定する数行です。これは、新しく定義された「@」演算子に対して「binary@」のような名前を作成します。そして、LLVM シンボルテーブルのシンボル名には、埋め込みヌル文字を含む任意の文字を使用できるという事実を利用しています。
次に追加する必要がある興味深いのは、これらの二項演算子のコード生成サポートです。現在の構造を考えると、これは既存の二項演算子ノードのデフォルトケースを単純に追加したものです
Value *BinaryExprAST::codegen() {
Value *L = LHS->codegen();
Value *R = RHS->codegen();
if (!L || !R)
return nullptr;
switch (Op) {
case '+':
return Builder->CreateFAdd(L, R, "addtmp");
case '-':
return Builder->CreateFSub(L, R, "subtmp");
case '*':
return Builder->CreateFMul(L, R, "multmp");
case '<':
L = Builder->CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
// Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
return Builder->CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(*TheContext),
"booltmp");
default:
break;
}
// If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
// a call to it.
Function *F = getFunction(std::string("binary") + Op);
assert(F && "binary operator not found!");
Value *Ops[2] = { L, R };
return Builder->CreateCall(F, Ops, "binop");
}
上記でわかるように、新しいコードは実際には非常にシンプルです。シンボルテーブルで適切な演算子を検索し、それに対する関数呼び出しを生成するだけです。ユーザー定義演算子は通常の関数として構築されるため（「プロトタイプ」は適切な名前の関数に帰着するため）、すべてが適切に配置されます。
最後に欠けているコードは、少しトップレベルの魔法です
Function *FunctionAST::codegen() {
// Transfer ownership of the prototype to the FunctionProtos map, but keep a
// reference to it for use below.
auto &P = *Proto;
FunctionProtos[Proto->getName()] = std::move(Proto);
Function *TheFunction = getFunction(P.getName());
if (!TheFunction)
return nullptr;
// If this is an operator, install it.
if (P.isBinaryOp())
BinopPrecedence[P.getOperatorName()] = P.getBinaryPrecedence();
// Create a new basic block to start insertion into.
BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*TheContext, "entry", TheFunction);
...
基本的に、関数をコード生成する前に、それがユーザー定義演算子である場合、優先順位テーブルに登録します。これにより、既に配置されている二項演算子解析ロジックで処理できるようになります。完全に一般的な演算子順位パーサーで作業しているため、「文法を拡張」するために必要なのはこれだけです。
これで、便利なユーザー定義二項演算子ができました。これは、他の演算子用に構築した以前のフレームワークを基にしています。単項演算子の追加は、まだフレームワークがないため、少し難しいです。必要なものを見てみましょう。
6.4. ユーザー定義単項演算子¶
現在、Kaleidoscope 言語では単項演算子をサポートしていないため、単項演算子をサポートするためにすべてを追加する必要があります。上記では、字句解析器に「unary」キーワードの簡単なサポートを追加しました。それに加えて、AST ノードが必要です
/// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
class UnaryExprAST : public ExprAST {
char Opcode;
std::unique_ptr<ExprAST> Operand;
public:
UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand)
: Opcode(Opcode), Operand(std::move(Operand)) {}
Value *codegen() override;
};
この AST ノードは、今では非常にシンプルで明白です。二項演算子 AST ノードを直接反映していますが、子が1つしかない点が異なります。これにより、解析ロジックを追加する必要があります。単項演算子の解析は非常に簡単です。新しい関数を追加して実行します
/// unary
/// ::= primary
/// ::= '!' unary
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() {
// If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
return ParsePrimary();
// If this is a unary operator, read it.
int Opc = CurTok;
getNextToken();
if (auto Operand = ParseUnary())
return std::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand));
return nullptr;
}
ここで追加する文法は非常に簡単です。プライマリ演算子の解析時に単項演算子が見つかった場合、演算子をプレフィックスとして使用し、残りの部分を別の単項演算子として解析します。これにより、複数の単項演算子（例：「!!x」）を処理できます。二項演算子のようにあいまいな解析を持つことはできないため、優先順位情報は必要ありません。
この関数の問題は、どこからか ParseUnary を呼び出す必要があることです。これを行うには、ParsePrimary の以前の呼び出し元を ParseUnary を呼び出すように変更します
/// binoprhs
/// ::= ('+' unary)*
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec,
std::unique_ptr<ExprAST> LHS) {
...
// Parse the unary expression after the binary operator.
auto RHS = ParseUnary();
if (!RHS)
return nullptr;
...
}
/// expression
/// ::= unary binoprhs
///
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() {
auto LHS = ParseUnary();
if (!LHS)
return nullptr;
return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS));
}
これらの2つの簡単な変更により、単項演算子を解析し、AST を構築できるようになりました。次に、単項演算子プロトタイプを解析するために、プロトタイプのパーサーサポートを追加する必要があります。上記の二項演算子コードを次のように拡張します
/// prototype
/// ::= id '(' id* ')'
/// ::= binary LETTER number? (id, id)
/// ::= unary LETTER (id)
static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
std::string FnName;
unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
unsigned BinaryPrecedence = 30;
switch (CurTok) {
default:
return LogErrorP("Expected function name in prototype");
case tok_identifier:
FnName = IdentifierStr;
Kind = 0;
getNextToken();
break;
case tok_unary:
getNextToken();
if (!isascii(CurTok))
return LogErrorP("Expected unary operator");
FnName = "unary";
FnName += (char)CurTok;
Kind = 1;
getNextToken();
break;
case tok_binary:
...
二項演算子の場合と同様に、単項演算子には演算子文字を含む名前を付けます。これは、コード生成時に役立ちます。コード生成について言えば、最後に追加する必要があるのは、単項演算子のコード生成サポートです。次のようになります
Value *UnaryExprAST::codegen() {
Value *OperandV = Operand->codegen();
if (!OperandV)
return nullptr;
Function *F = getFunction(std::string("unary") + Opcode);
if (!F)
return LogErrorV("Unknown unary operator");
return Builder->CreateCall(F, OperandV, "unop");
}
このコードは二項演算子のコードに似ていますが、よりシンプルです。定義済みの演算子を処理する必要がないため、主にシンプルです。
6.5. 動作確認¶
信じられないかもしれませんが、最後の章で説明したいくつかの簡単な拡張により、真の言語に成長しました。これにより、I/O、数学、その他多くのことを含む、多くの興味深いことができます。たとえば、次のようなシーケンス演算子を追加できます（printd は指定された値と改行を出力するように定義されています）
ready> extern printd(x);
Read extern:
declare double @printd(double)
ready> def binary : 1 (x y) 0; # Low-precedence operator that ignores operands.
...
ready> printd(123) : printd(456) : printd(789);
123.000000
456.000000
789.000000
Evaluated to 0.000000
また、次のような他の「プリミティブ」操作も定義できます
# Logical unary not.
def unary!(v)
if v then
0
else
1;
# Unary negate.
def unary-(v)
0-v;
# Define > with the same precedence as <.
def binary> 10 (LHS RHS)
RHS < LHS;
# Binary logical or, which does not short circuit.
def binary| 5 (LHS RHS)
if LHS then
1
else if RHS then
1
else
0;
# Binary logical and, which does not short circuit.
def binary& 6 (LHS RHS)
if !LHS then
0
else
!!RHS;
# Define = with slightly lower precedence than relationals.
def binary = 9 (LHS RHS)
!(LHS < RHS | LHS > RHS);
# Define ':' for sequencing: as a low-precedence operator that ignores operands
# and just returns the RHS.
def binary : 1 (x y) y;
以前の if/then/else サポートがあれば、I/O のための興味深い関数を定義することもできます。たとえば、次のコードは、「密度」が渡された値を反映する文字を出力します。値が低いほど、文字の密度が高くなります
ready> extern putchard(char);
...
ready> def printdensity(d)
if d > 8 then
putchard(32) # ' '
else if d > 4 then
putchard(46) # '.'
else if d > 2 then
putchard(43) # '+'
else
putchard(42); # '*'
...
ready> printdensity(1): printdensity(2): printdensity(3):
printdensity(4): printdensity(5): printdensity(9):
putchard(10);
**++.
Evaluated to 0.000000
これらの単純な基本操作に基づいて、より興味深いものを定義し始めることができます。たとえば、複素平面内の特定の関数が発散するまでにかかる反復回数を決定する小さな関数を次に示します。
# Determine whether the specific location diverges.
# Solve for z = z^2 + c in the complex plane.
def mandelconverger(real imag iters creal cimag)
if iters > 255 | (real*real + imag*imag > 4) then
iters
else
mandelconverger(real*real - imag*imag + creal,
2*real*imag + cimag,
iters+1, creal, cimag);
# Return the number of iterations required for the iteration to escape
def mandelconverge(real imag)
mandelconverger(real, imag, 0, real, imag);
この “z = z2 + c” 関数は、マンデルブロ集合の計算の基礎となる美しい小さな creature です。 mandelconverge 関数は、複素軌道がエスケープするまでにかかる反復回数を返し、255 に飽和します。これはそれ自体ではあまり役に立つ関数ではありませんが、2 次元平面上にその値をプロットすると、マンデルブロ集合を見ることができます。ここでは putchard を使用することに限定されているため、素晴らしいグラフィカル出力は制限されていますが、上記の密度プロッターを使用して何かをまとめることができます。
# Compute and plot the mandelbrot set with the specified 2 dimensional range
# info.
def mandelhelp(xmin xmax xstep ymin ymax ystep)
for y = ymin, y < ymax, ystep in (
(for x = xmin, x < xmax, xstep in
printdensity(mandelconverge(x,y)))
: putchard(10)
)
# mandel - This is a convenient helper function for plotting the mandelbrot set
# from the specified position with the specified Magnification.
def mandel(realstart imagstart realmag imagmag)
mandelhelp(realstart, realstart+realmag*78, realmag,
imagstart, imagstart+imagmag*40, imagmag);
これを踏まえて、マンデルブロ集合をプロットしてみましょう！試してみましょう。
ready> mandel(-2.3, -1.3, 0.05, 0.07);
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Evaluated to 0.000000
ready> mandel(-2, -1, 0.02, 0.04);
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Evaluated to 0.000000
ready> mandel(-0.9, -1.4, 0.02, 0.03);
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Evaluated to 0.000000
ready> ^D
この時点で、Kaleidoscope が真に強力な言語であることに気づき始めているかもしれません。自己相似ではないかもしれませんが :)、自己相似のものをプロットするために使用できます！
これで、チュートリアルの「ユーザー定義演算子の追加」の章を締めくくります。私たちは言語を拡張し、ライブラリで言語を拡張する機能を追加することで、言語を正常に拡張しました。そして、Kaleidoscope でシンプルだが興味深いエンドユーザーアプリケーションを構築するためにこれがどのように使用できるかを示しました。この時点で、Kaleidoscope は機能的で副作用のある関数を呼び出すことができるさまざまなアプリケーションを構築できますが、実際には変数を定義して変更することはできません。
驚くべきことに、変数の変更は一部の言語の重要な機能であり、フロントエンドに「SSA 構築」フェーズを追加せずに可変変数のサポートを追加する方法がまったく明らかではありません。次の章では、フロントエンドで SSA を構築せずに変数の変更を追加する方法について説明します。
6.6. 完全なコードリスト¶
ユーザー定義演算子のサポートが強化された、実行中の例の完全なコードリストを以下に示します。この例をビルドするには、次を使用します。
# Compile
clang++ -g toy.cpp `llvm-config --cxxflags --ldflags --system-libs --libs core orcjit native` -O3 -o toy
# Run
./toy
一部のプラットフォームでは、リンク時に -rdynamic または -Wl,–export-dynamic を指定する必要があります。これにより、メイン実行可能ファイルで定義されたシンボルが動的リンカーにエクスポートされ、実行時のシンボル解決に使用できるようになります。サポートコードを共有ライブラリにコンパイルする場合、これは必要ありませんが、そうすると Windows で問題が発生します。
コードは次のとおりです。
#include "../include/KaleidoscopeJIT.h"
#include "llvm/ADT/APFloat.h"
#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
#include "llvm/IR/BasicBlock.h"
#include "llvm/IR/Constants.h"
#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
#include "llvm/IR/Instructions.h"
#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
#include "llvm/IR/Module.h"
#include "llvm/IR/PassManager.h"
#include "llvm/IR/Type.h"
#include "llvm/IR/Verifier.h"
#include "llvm/Passes/PassBuilder.h"
#include "llvm/Passes/StandardInstrumentations.h"
#include "llvm/Support/TargetSelect.h"
#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
#include "llvm/Transforms/InstCombine/InstCombine.h"
#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
#include "llvm/Transforms/Scalar/GVN.h"
#include "llvm/Transforms/Scalar/Reassociate.h"
#include "llvm/Transforms/Scalar/SimplifyCFG.h"
#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <cctype>
#include <cstdint>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <map>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>
using namespace llvm;
using namespace llvm::orc;
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Lexer
//===----------------------------------------------------------------------===//
// The lexer returns tokens [0-255] if it is an unknown character, otherwise one
// of these for known things.
enum Token {
tok_eof = -1,
// commands
tok_def = -2,
tok_extern = -3,
// primary
tok_identifier = -4,
tok_number = -5,
// control
tok_if = -6,
tok_then = -7,
tok_else = -8,
tok_for = -9,
tok_in = -10,
// operators
tok_binary = -11,
tok_unary = -12
};
static std::string IdentifierStr; // Filled in if tok_identifier
static double NumVal; // Filled in if tok_number
/// gettok - Return the next token from standard input.
static int gettok() {
static int LastChar = ' ';
// Skip any whitespace.
while (isspace(LastChar))
LastChar = getchar();
if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
IdentifierStr = LastChar;
while (isalnum((LastChar = getchar())))
IdentifierStr += LastChar;
if (IdentifierStr == "def")
return tok_def;
if (IdentifierStr == "extern")
return tok_extern;
if (IdentifierStr == "if")
return tok_if;
if (IdentifierStr == "then")
return tok_then;
if (IdentifierStr == "else")
return tok_else;
if (IdentifierStr == "for")
return tok_for;
if (IdentifierStr == "in")
return tok_in;
if (IdentifierStr == "binary")
return tok_binary;
if (IdentifierStr == "unary")
return tok_unary;
return tok_identifier;
}
if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') { // Number: [0-9.]+
std::string NumStr;
do {
NumStr += LastChar;
LastChar = getchar();
} while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
NumVal = strtod(NumStr.c_str(), nullptr);
return tok_number;
}
if (LastChar == '#') {
// Comment until end of line.
do
LastChar = getchar();
while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
if (LastChar != EOF)
return gettok();
}
// Check for end of file. Don't eat the EOF.
if (LastChar == EOF)
return tok_eof;
// Otherwise, just return the character as its ascii value.
int ThisChar = LastChar;
LastChar = getchar();
return ThisChar;
}
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
//===----------------------------------------------------------------------===//
namespace {
/// ExprAST - Base class for all expression nodes.
class ExprAST {
public:
virtual ~ExprAST() = default;
virtual Value *codegen() = 0;
};
/// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
class NumberExprAST : public ExprAST {
double Val;
public:
NumberExprAST(double Val) : Val(Val) {}
Value *codegen() override;
};
/// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
class VariableExprAST : public ExprAST {
std::string Name;
public:
VariableExprAST(const std::string &Name) : Name(Name) {}
Value *codegen() override;
};
/// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
class UnaryExprAST : public ExprAST {
char Opcode;
std::unique_ptr<ExprAST> Operand;
public:
UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand)
: Opcode(Opcode), Operand(std::move(Operand)) {}
Value *codegen() override;
};
/// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
class BinaryExprAST : public ExprAST {
char Op;
std::unique_ptr<ExprAST> LHS, RHS;
public:
BinaryExprAST(char Op, std::unique_ptr<ExprAST> LHS,
std::unique_ptr<ExprAST> RHS)
: Op(Op), LHS(std::move(LHS)), RHS(std::move(RHS)) {}
Value *codegen() override;
};
/// CallExprAST - Expression class for function calls.
class CallExprAST : public ExprAST {
std::string Callee;
std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
public:
CallExprAST(const std::string &Callee,
std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args)
: Callee(Callee), Args(std::move(Args)) {}
Value *codegen() override;
};
/// IfExprAST - Expression class for if/then/else.
class IfExprAST : public ExprAST {
std::unique_ptr<ExprAST> Cond, Then, Else;
public:
IfExprAST(std::unique_ptr<ExprAST> Cond, std::unique_ptr<ExprAST> Then,
std::unique_ptr<ExprAST> Else)
: Cond(std::move(Cond)), Then(std::move(Then)), Else(std::move(Else)) {}
Value *codegen() override;
};
/// ForExprAST - Expression class for for/in.
class ForExprAST : public ExprAST {
std::string VarName;
std::unique_ptr<ExprAST> Start, End, Step, Body;
public:
ForExprAST(const std::string &VarName, std::unique_ptr<ExprAST> Start,
std::unique_ptr<ExprAST> End, std::unique_ptr<ExprAST> Step,
std::unique_ptr<ExprAST> Body)
: VarName(VarName), Start(std::move(Start)), End(std::move(End)),
Step(std::move(Step)), Body(std::move(Body)) {}
Value *codegen() override;
};
/// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
/// which captures its name, and its argument names (thus implicitly the number
/// of arguments the function takes), as well as if it is an operator.
class PrototypeAST {
std::string Name;
std::vector<std::string> Args;
bool IsOperator;
unsigned Precedence; // Precedence if a binary op.
public:
PrototypeAST(const std::string &Name, std::vector<std::string> Args,
bool IsOperator = false, unsigned Prec = 0)
: Name(Name), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator),
Precedence(Prec) {}
Function *codegen();
const std::string &getName() const { return Name; }
bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; }
bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; }
char getOperatorName() const {
assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
return Name[Name.size() - 1];
}
unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; }
};
/// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
class FunctionAST {
std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto;
std::unique_ptr<ExprAST> Body;
public:
FunctionAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto,
std::unique_ptr<ExprAST> Body)
: Proto(std::move(Proto)), Body(std::move(Body)) {}
Function *codegen();
};
} // end anonymous namespace
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Parser
//===----------------------------------------------------------------------===//
/// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer. CurTok is the current
/// token the parser is looking at. getNextToken reads another token from the
/// lexer and updates CurTok with its results.
static int CurTok;
static int getNextToken() { return CurTok = gettok(); }
/// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
/// defined.
static std::map<char, int> BinopPrecedence;
/// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
static int GetTokPrecedence() {
if (!isascii(CurTok))
return -1;
// Make sure it's a declared binop.
int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
if (TokPrec <= 0)
return -1;
return TokPrec;
}
/// Error* - These are little helper functions for error handling.
std::unique_ptr<ExprAST> LogError(const char *Str) {
fprintf(stderr, "Error: %s\n", Str);
return nullptr;
}
std::unique_ptr<PrototypeAST> LogErrorP(const char *Str) {
LogError(Str);
return nullptr;
}
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression();
/// numberexpr ::= number
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseNumberExpr() {
auto Result = std::make_unique<NumberExprAST>(NumVal);
getNextToken(); // consume the number
return std::move(Result);
}
/// parenexpr ::= '(' expression ')'
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseParenExpr() {
getNextToken(); // eat (.
auto V = ParseExpression();
if (!V)
return nullptr;
if (CurTok != ')')
return LogError("expected ')'");
getNextToken(); // eat ).
return V;
}
/// identifierexpr
/// ::= identifier
/// ::= identifier '(' expression* ')'
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIdentifierExpr() {
std::string IdName = IdentifierStr;
getNextToken(); // eat identifier.
if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
return std::make_unique<VariableExprAST>(IdName);
// Call.
getNextToken(); // eat (
std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
if (CurTok != ')') {
while (true) {
if (auto Arg = ParseExpression())
Args.push_back(std::move(Arg));
else
return nullptr;
if (CurTok == ')')
break;
if (CurTok != ',')
return LogError("Expected ')' or ',' in argument list");
getNextToken();
}
}
// Eat the ')'.
getNextToken();
return std::make_unique<CallExprAST>(IdName, std::move(Args));
}
/// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIfExpr() {
getNextToken(); // eat the if.
// condition.
auto Cond = ParseExpression();
if (!Cond)
return nullptr;
if (CurTok != tok_then)
return LogError("expected then");
getNextToken(); // eat the then
auto Then = ParseExpression();
if (!Then)
return nullptr;
if (CurTok != tok_else)
return LogError("expected else");
getNextToken();
auto Else = ParseExpression();
if (!Else)
return nullptr;
return std::make_unique<IfExprAST>(std::move(Cond), std::move(Then),
std::move(Else));
}
/// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseForExpr() {
getNextToken(); // eat the for.
if (CurTok != tok_identifier)
return LogError("expected identifier after for");
std::string IdName = IdentifierStr;
getNextToken(); // eat identifier.
if (CurTok != '=')
return LogError("expected '=' after for");
getNextToken(); // eat '='.
auto Start = ParseExpression();
if (!Start)
return nullptr;
if (CurTok != ',')
return LogError("expected ',' after for start value");
getNextToken();
auto End = ParseExpression();
if (!End)
return nullptr;
// The step value is optional.
std::unique_ptr<ExprAST> Step;
if (CurTok == ',') {
getNextToken();
Step = ParseExpression();
if (!Step)
return nullptr;
}
if (CurTok != tok_in)
return LogError("expected 'in' after for");
getNextToken(); // eat 'in'.
auto Body = ParseExpression();
if (!Body)
return nullptr;
return std::make_unique<ForExprAST>(IdName, std::move(Start), std::move(End),
std::move(Step), std::move(Body));
}
/// primary
/// ::= identifierexpr
/// ::= numberexpr
/// ::= parenexpr
/// ::= ifexpr
/// ::= forexpr
static std::unique_ptr<ExprAST> ParsePrimary() {
switch (CurTok) {
default:
return LogError("unknown token when expecting an expression");
case tok_identifier:
return ParseIdentifierExpr();
case tok_number:
return ParseNumberExpr();
case '(':
return ParseParenExpr();
case tok_if:
return ParseIfExpr();
case tok_for:
return ParseForExpr();
}
}
/// unary
/// ::= primary
/// ::= '!' unary
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() {
// If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
return ParsePrimary();
// If this is a unary operator, read it.
int Opc = CurTok;
getNextToken();
if (auto Operand = ParseUnary())
return std::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand));
return nullptr;
}
/// binoprhs
/// ::= ('+' unary)*
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec,
std::unique_ptr<ExprAST> LHS) {
// If this is a binop, find its precedence.
while (true) {
int TokPrec = GetTokPrecedence();
// If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
// consume it, otherwise we are done.
if (TokPrec < ExprPrec)
return LHS;
// Okay, we know this is a binop.
int BinOp = CurTok;
getNextToken(); // eat binop
// Parse the unary expression after the binary operator.
auto RHS = ParseUnary();
if (!RHS)
return nullptr;
// If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
// the pending operator take RHS as its LHS.
int NextPrec = GetTokPrecedence();
if (TokPrec < NextPrec) {
RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec + 1, std::move(RHS));
if (!RHS)
return nullptr;
}
// Merge LHS/RHS.
LHS =
std::make_unique<BinaryExprAST>(BinOp, std::move(LHS), std::move(RHS));
}
}
/// expression
/// ::= unary binoprhs
///
static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() {
auto LHS = ParseUnary();
if (!LHS)
return nullptr;
return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS));
}
/// prototype
/// ::= id '(' id* ')'
/// ::= binary LETTER number? (id, id)
/// ::= unary LETTER (id)
static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
std::string FnName;
unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
unsigned BinaryPrecedence = 30;
switch (CurTok) {
default:
return LogErrorP("Expected function name in prototype");
case tok_identifier:
FnName = IdentifierStr;
Kind = 0;
getNextToken();
break;
case tok_unary:
getNextToken();
if (!isascii(CurTok))
return LogErrorP("Expected unary operator");
FnName = "unary";
FnName += (char)CurTok;
Kind = 1;
getNextToken();
break;
case tok_binary:
getNextToken();
if (!isascii(CurTok))
return LogErrorP("Expected binary operator");
FnName = "binary";
FnName += (char)CurTok;
Kind = 2;
getNextToken();
// Read the precedence if present.
if (CurTok == tok_number) {
if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
return LogErrorP("Invalid precedence: must be 1..100");
BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
getNextToken();
}
break;
}
if (CurTok != '(')
return LogErrorP("Expected '(' in prototype");
std::vector<std::string> ArgNames;
while (getNextToken() == tok_identifier)
ArgNames.push_back(IdentifierStr);
if (CurTok != ')')
return LogErrorP("Expected ')' in prototype");
// success.
getNextToken(); // eat ')'.
// Verify right number of names for operator.
if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
return LogErrorP("Invalid number of operands for operator");
return std::make_unique<PrototypeAST>(FnName, ArgNames, Kind != 0,
BinaryPrecedence);
}
/// definition ::= 'def' prototype expression
static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseDefinition() {
getNextToken(); // eat def.
auto Proto = ParsePrototype();
if (!Proto)
return nullptr;
if (auto E = ParseExpression())
return std::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
return nullptr;
}
/// toplevelexpr ::= expression
static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseTopLevelExpr() {
if (auto E = ParseExpression()) {
// Make an anonymous proto.
auto Proto = std::make_unique<PrototypeAST>("__anon_expr",
std::vector<std::string>());
return std::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
}
return nullptr;
}
/// external ::= 'extern' prototype
static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParseExtern() {
getNextToken(); // eat extern.
return ParsePrototype();
}
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Code Generation
//===----------------------------------------------------------------------===//
static std::unique_ptr<LLVMContext> TheContext;
static std::unique_ptr<Module> TheModule;
static std::unique_ptr<IRBuilder<>> Builder;
static std::map<std::string, Value *> NamedValues;
static std::unique_ptr<KaleidoscopeJIT> TheJIT;
static std::unique_ptr<FunctionPassManager> TheFPM;
static std::unique_ptr<LoopAnalysisManager> TheLAM;
static std::unique_ptr<FunctionAnalysisManager> TheFAM;
static std::unique_ptr<CGSCCAnalysisManager> TheCGAM;
static std::unique_ptr<ModuleAnalysisManager> TheMAM;
static std::unique_ptr<PassInstrumentationCallbacks> ThePIC;
static std::unique_ptr<StandardInstrumentations> TheSI;
static std::map<std::string, std::unique_ptr<PrototypeAST>> FunctionProtos;
static ExitOnError ExitOnErr;
Value *LogErrorV(const char *Str) {
LogError(Str);
return nullptr;
}
Function *getFunction(std::string Name) {
// First, see if the function has already been added to the current module.
if (auto *F = TheModule->getFunction(Name))
return F;
// If not, check whether we can codegen the declaration from some existing
// prototype.
auto FI = FunctionProtos.find(Name);
if (FI != FunctionProtos.end())
return FI->second->codegen();
// If no existing prototype exists, return null.
return nullptr;
}
Value *NumberExprAST::codegen() {
return ConstantFP::get(*TheContext, APFloat(Val));
}
Value *VariableExprAST::codegen() {
// Look this variable up in the function.
Value *V = NamedValues[Name];
if (!V)
return LogErrorV("Unknown variable name");
return V;
}
Value *UnaryExprAST::codegen() {
Value *OperandV = Operand->codegen();
if (!OperandV)
return nullptr;
Function *F = getFunction(std::string("unary") + Opcode);
if (!F)
return LogErrorV("Unknown unary operator");
return Builder->CreateCall(F, OperandV, "unop");
}
Value *BinaryExprAST::codegen() {
Value *L = LHS->codegen();
Value *R = RHS->codegen();
if (!L || !R)
return nullptr;
switch (Op) {
case '+':
return Builder->CreateFAdd(L, R, "addtmp");
case '-':
return Builder->CreateFSub(L, R, "subtmp");
case '*':
return Builder->CreateFMul(L, R, "multmp");
case '<':
L = Builder->CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
// Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
return Builder->CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(*TheContext), "booltmp");
default:
break;
}
// If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
// a call to it.
Function *F = getFunction(std::string("binary") + Op);
assert(F && "binary operator not found!");
Value *Ops[] = {L, R};
return Builder->CreateCall(F, Ops, "binop");
}
Value *CallExprAST::codegen() {
// Look up the name in the global module table.
Function *CalleeF = getFunction(Callee);
if (!CalleeF)
return LogErrorV("Unknown function referenced");
// If argument mismatch error.
if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
return LogErrorV("Incorrect # arguments passed");
std::vector<Value *> ArgsV;
for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
ArgsV.push_back(Args[i]->codegen());
if (!ArgsV.back())
return nullptr;
}
return Builder->CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
}
Value *IfExprAST::codegen() {
Value *CondV = Cond->codegen();
if (!CondV)
return nullptr;
// Convert condition to a bool by comparing non-equal to 0.0.
CondV = Builder->CreateFCmpONE(
CondV, ConstantFP::get(*TheContext, APFloat(0.0)), "ifcond");
Function *TheFunction = Builder->GetInsertBlock()->getParent();
// Create blocks for the then and else cases. Insert the 'then' block at the
// end of the function.
BasicBlock *ThenBB = BasicBlock::Create(*TheContext, "then", TheFunction);
BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(*TheContext, "else");
BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(*TheContext, "ifcont");
Builder->CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB);
// Emit then value.
Builder->SetInsertPoint(ThenBB);
Value *ThenV = Then->codegen();
if (!ThenV)
return nullptr;
Builder->CreateBr(MergeBB);
// Codegen of 'Then' can change the current block, update ThenBB for the PHI.
ThenBB = Builder->GetInsertBlock();
// Emit else block.
TheFunction->insert(TheFunction->end(), ElseBB);
Builder->SetInsertPoint(ElseBB);
Value *ElseV = Else->codegen();
if (!ElseV)
return nullptr;
Builder->CreateBr(MergeBB);
// Codegen of 'Else' can change the current block, update ElseBB for the PHI.
ElseBB = Builder->GetInsertBlock();
// Emit merge block.
TheFunction->insert(TheFunction->end(), MergeBB);
Builder->SetInsertPoint(MergeBB);
PHINode *PN = Builder->CreatePHI(Type::getDoubleTy(*TheContext), 2, "iftmp");
PN->addIncoming(ThenV, ThenBB);
PN->addIncoming(ElseV, ElseBB);
return PN;
}
// Output for-loop as:
// ...
// start = startexpr
// goto loop
// loop:
// variable = phi [start, loopheader], [nextvariable, loopend]
// ...
// bodyexpr
// ...
// loopend:
// step = stepexpr
// nextvariable = variable + step
// endcond = endexpr
// br endcond, loop, endloop
// outloop:
Value *ForExprAST::codegen() {
// Emit the start code first, without 'variable' in scope.
Value *StartVal = Start->codegen();
if (!StartVal)
return nullptr;
// Make the new basic block for the loop header, inserting after current
// block.
Function *TheFunction = Builder->GetInsertBlock()->getParent();
BasicBlock *PreheaderBB = Builder->GetInsertBlock();
BasicBlock *LoopBB = BasicBlock::Create(*TheContext, "loop", TheFunction);
// Insert an explicit fall through from the current block to the LoopBB.
Builder->CreateBr(LoopBB);
// Start insertion in LoopBB.
Builder->SetInsertPoint(LoopBB);
// Start the PHI node with an entry for Start.
PHINode *Variable =
Builder->CreatePHI(Type::getDoubleTy(*TheContext), 2, VarName);
Variable->addIncoming(StartVal, PreheaderBB);
// Within the loop, the variable is defined equal to the PHI node. If it
// shadows an existing variable, we have to restore it, so save it now.
Value *OldVal = NamedValues[VarName];
NamedValues[VarName] = Variable;
// Emit the body of the loop. This, like any other expr, can change the
// current BB. Note that we ignore the value computed by the body, but don't
// allow an error.
if (!Body->codegen())
return nullptr;
// Emit the step value.
Value *StepVal = nullptr;
if (Step) {
StepVal = Step->codegen();
if (!StepVal)
return nullptr;
} else {
// If not specified, use 1.0.
StepVal = ConstantFP::get(*TheContext, APFloat(1.0));
}
Value *NextVar = Builder->CreateFAdd(Variable, StepVal, "nextvar");
// Compute the end condition.
Value *EndCond = End->codegen();
if (!EndCond)
return nullptr;
// Convert condition to a bool by comparing non-equal to 0.0.
EndCond = Builder->CreateFCmpONE(
EndCond, ConstantFP::get(*TheContext, APFloat(0.0)), "loopcond");
// Create the "after loop" block and insert it.
BasicBlock *LoopEndBB = Builder->GetInsertBlock();
BasicBlock *AfterBB =
BasicBlock::Create(*TheContext, "afterloop", TheFunction);
// Insert the conditional branch into the end of LoopEndBB.
Builder->CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB);
// Any new code will be inserted in AfterBB.
Builder->SetInsertPoint(AfterBB);
// Add a new entry to the PHI node for the backedge.
Variable->addIncoming(NextVar, LoopEndBB);
// Restore the unshadowed variable.
if (OldVal)
NamedValues[VarName] = OldVal;
else
NamedValues.erase(VarName);
// for expr always returns 0.0.
return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(*TheContext));
}
Function *PrototypeAST::codegen() {
// Make the function type: double(double,double) etc.
std::vector<Type *> Doubles(Args.size(), Type::getDoubleTy(*TheContext));
FunctionType *FT =
FunctionType::get(Type::getDoubleTy(*TheContext), Doubles, false);
Function *F =
Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, Name, TheModule.get());
// Set names for all arguments.
unsigned Idx = 0;
for (auto &Arg : F->args())
Arg.setName(Args[Idx++]);
return F;
}
Function *FunctionAST::codegen() {
// Transfer ownership of the prototype to the FunctionProtos map, but keep a
// reference to it for use below.
auto &P = *Proto;
FunctionProtos[Proto->getName()] = std::move(Proto);
Function *TheFunction = getFunction(P.getName());
if (!TheFunction)
return nullptr;
// If this is an operator, install it.
if (P.isBinaryOp())
BinopPrecedence[P.getOperatorName()] = P.getBinaryPrecedence();
// Create a new basic block to start insertion into.
BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*TheContext, "entry", TheFunction);
Builder->SetInsertPoint(BB);
// Record the function arguments in the NamedValues map.
NamedValues.clear();
for (auto &Arg : TheFunction->args())
NamedValues[std::string(Arg.getName())] = &Arg;
if (Value *RetVal = Body->codegen()) {
// Finish off the function.
Builder->CreateRet(RetVal);
// Validate the generated code, checking for consistency.
verifyFunction(*TheFunction);
// Run the optimizer on the function.
TheFPM->run(*TheFunction, *TheFAM);
return TheFunction;
}
// Error reading body, remove function.
TheFunction->eraseFromParent();
if (P.isBinaryOp())
BinopPrecedence.erase(P.getOperatorName());
return nullptr;
}
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Top-Level parsing and JIT Driver
//===----------------------------------------------------------------------===//
static void InitializeModuleAndManagers() {
// Open a new context and module.
TheContext = std::make_unique<LLVMContext>();
TheModule = std::make_unique<Module>("KaleidoscopeJIT", *TheContext);
TheModule->setDataLayout(TheJIT->getDataLayout());
// Create a new builder for the module.
Builder = std::make_unique<IRBuilder<>>(*TheContext);
// Create new pass and analysis managers.
TheFPM = std::make_unique<FunctionPassManager>();
TheLAM = std::make_unique<LoopAnalysisManager>();
TheFAM = std::make_unique<FunctionAnalysisManager>();
TheCGAM = std::make_unique<CGSCCAnalysisManager>();
TheMAM = std::make_unique<ModuleAnalysisManager>();
ThePIC = std::make_unique<PassInstrumentationCallbacks>();
TheSI = std::make_unique<StandardInstrumentations>(*TheContext,
/*DebugLogging*/ true);
TheSI->registerCallbacks(*ThePIC, TheMAM.get());
// Add transform passes.
// Do simple "peephole" optimizations and bit-twiddling optzns.
TheFPM->addPass(InstCombinePass());
// Reassociate expressions.
TheFPM->addPass(ReassociatePass());
// Eliminate Common SubExpressions.
TheFPM->addPass(GVNPass());
// Simplify the control flow graph (deleting unreachable blocks, etc).
TheFPM->addPass(SimplifyCFGPass());
// Register analysis passes used in these transform passes.
PassBuilder PB;
PB.registerModuleAnalyses(*TheMAM);
PB.registerFunctionAnalyses(*TheFAM);
PB.crossRegisterProxies(*TheLAM, *TheFAM, *TheCGAM, *TheMAM);
}
static void HandleDefinition() {
if (auto FnAST = ParseDefinition()) {
if (auto *FnIR = FnAST->codegen()) {
fprintf(stderr, "Read function definition:");
FnIR->print(errs());
fprintf(stderr, "\n");
ExitOnErr(TheJIT->addModule(
ThreadSafeModule(std::move(TheModule), std::move(TheContext))));
InitializeModuleAndManagers();
}
} else {
// Skip token for error recovery.
getNextToken();
}
}
static void HandleExtern() {
if (auto ProtoAST = ParseExtern()) {
if (auto *FnIR = ProtoAST->codegen()) {
fprintf(stderr, "Read extern: ");
FnIR->print(errs());
fprintf(stderr, "\n");
FunctionProtos[ProtoAST->getName()] = std::move(ProtoAST);
}
} else {
// Skip token for error recovery.
getNextToken();
}
}
static void HandleTopLevelExpression() {
// Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
if (auto FnAST = ParseTopLevelExpr()) {
if (FnAST->codegen()) {
// Create a ResourceTracker to track JIT'd memory allocated to our
// anonymous expression -- that way we can free it after executing.
auto RT = TheJIT->getMainJITDylib().createResourceTracker();
auto TSM = ThreadSafeModule(std::move(TheModule), std::move(TheContext));
ExitOnErr(TheJIT->addModule(std::move(TSM), RT));
InitializeModuleAndManagers();
// Search the JIT for the __anon_expr symbol.
auto ExprSymbol = ExitOnErr(TheJIT->lookup("__anon_expr"));
// Get the symbol's address and cast it to the right type (takes no
// arguments, returns a double) so we can call it as a native function.
double (*FP)() = ExprSymbol.getAddress().toPtr<double (*)()>();
fprintf(stderr, "Evaluated to %f\n", FP());
// Delete the anonymous expression module from the JIT.
ExitOnErr(RT->remove());
}
} else {
// Skip token for error recovery.
getNextToken();
}
}
/// top ::= definition | external | expression | ';'
static void MainLoop() {
while (true) {
fprintf(stderr, "ready> ");
switch (CurTok) {
case tok_eof:
return;
case ';': // ignore top-level semicolons.
getNextToken();
break;
case tok_def:
HandleDefinition();
break;
case tok_extern:
HandleExtern();
break;
default:
HandleTopLevelExpression();
break;
}
}
}
//===----------------------------------------------------------------------===//
// "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
//===----------------------------------------------------------------------===//
#ifdef _WIN32
#define DLLEXPORT __declspec(dllexport)
#else
#define DLLEXPORT
#endif
/// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
extern "C" DLLEXPORT double putchard(double X) {
fputc((char)X, stderr);
return 0;
}
/// printd - printf that takes a double prints it as "%f\n", returning 0.
extern "C" DLLEXPORT double printd(double X) {
fprintf(stderr, "%f\n", X);
return 0;
}
//===----------------------------------------------------------------------===//
// Main driver code.
//===----------------------------------------------------------------------===//
int main() {
InitializeNativeTarget();
InitializeNativeTargetAsmPrinter();
InitializeNativeTargetAsmParser();
// Install standard binary operators.
// 1 is lowest precedence.
BinopPrecedence['<'] = 10;
BinopPrecedence['+'] = 20;
BinopPrecedence['-'] = 20;
BinopPrecedence['*'] = 40; // highest.
// Prime the first token.
fprintf(stderr, "ready> ");
getNextToken();
TheJIT = ExitOnErr(KaleidoscopeJIT::Create());
InitializeModuleAndManagers();
// Run the main "interpreter loop" now.
MainLoop();
return 0;
}