source: Deliverables/D2.2/8051-indexed-labels-branch/src/cminor/cminorInterpret.ml @ 1357

Last change on this file since 1357 was 1357, checked in by tranquil, 8 years ago
  • changed implementation of constant indexings with extensible arrays
  • work on ASM completed
  • next: optimizations!
File size: 14.6 KB
Line 
1open AST
2open Cminor
3
4module Mem = Driver.CminorMemory
5module Val = Mem.Value
6module LocalEnv = Map.Make(String)
7type local_env = Val.t LocalEnv.t
8type memory = Cminor.function_def Mem.memory
9
10
11let error_prefix = "Cminor interpret"
12let error s = Error.global_error error_prefix s
13let warning s = Error.warning error_prefix s
14let error_float () = error "float not supported."
15
16
17(* Helpers *)
18
19let value_of_address = List.hd
20let address_of_value v = [v]
21
22
23(* State of execution *)
24
25type indexing = CostLabel.const_indexing
26
27type continuation = 
28    Ct_stop
29  | Ct_cont of statement*continuation
30        | Ct_ind_inc of CostLabel.index*continuation
31  | Ct_endblock of continuation
32  | Ct_returnto of
33      ident option*internal_function*Val.address*local_env*continuation
34
35type state = 
36    State_regular of
37      internal_function*statement*continuation*Val.address*local_env*
38                         (function_def Mem.memory)*indexing list
39  | State_call of function_def*Val.t list*continuation*
40             (function_def Mem.memory)*indexing list
41  | State_return of Val.t*continuation*(function_def Mem.memory)*indexing list
42
43let string_of_local_env lenv =
44  let f x v s = s ^ x ^ " = " ^ (Val.to_string v) ^ "  " in
45  LocalEnv.fold f lenv ""
46
47let string_of_expr = CminorPrinter.print_expression
48
49let string_of_args args =
50  "(" ^ (MiscPottier.string_of_list ", " string_of_expr args) ^ ")"
51
52let rec string_of_statement = function
53  | St_skip -> "skip"
54  | St_assign (x, e) -> x ^ " = " ^ (string_of_expr e)
55  | St_store (q, e1, e2) ->
56    Printf.sprintf "%s[%s] = %s"
57      (Memory.string_of_quantity q) (string_of_expr e1) (string_of_expr e2)
58  | St_call (None, f, args, _)
59  | St_tailcall (f, args, _) -> (string_of_expr f) ^ (string_of_args args)
60  | St_call (Some x, f, args, _) ->
61    x ^ " = " ^ (string_of_expr f) ^ (string_of_args args)
62  | St_seq _ -> "sequence"
63  | St_ifthenelse (e, _, _) -> "if (" ^ (string_of_expr e) ^ ")"
64  | St_loop _ -> "loop"
65  | St_block _ -> "block"
66  | St_exit n -> "exit " ^ (string_of_int n)
67  | St_switch (e, _, _) -> "switch (" ^ (string_of_expr e) ^ ")"
68  | St_return None -> "return"
69  | St_return (Some e) -> "return (" ^ (string_of_expr e) ^ ")"
70  | St_label (lbl, _) -> "label " ^ lbl
71  | St_goto lbl -> "goto " ^ lbl
72  | St_cost (lbl, _) ->
73                let lbl = CostLabel.string_of_cost_label lbl in
74                "cost " ^ lbl
75        | St_ind_0 (i, _) -> "reset " ^ string_of_int i ^ " to 0"
76        | St_ind_inc (_, i) -> "post-increment " ^ string_of_int i
77
78let print_state = function
79  | State_regular (_, stmt, _, sp, lenv, mem, i) ->
80    Printf.printf "Local environment:\n%s\n\nMemory:%s\nStack pointer: %s\nIndexing:"
81      (string_of_local_env lenv)
82      (Mem.to_string mem)
83      (Val.to_string (value_of_address sp));
84                        let ind = CostLabel.curr_const_ind i in
85                        CostLabel.const_ind_iter (fun a -> Printf.printf "%d, " a) ind;
86                        Printf.printf "\nRegular state: %s\n\n%!"
87      (string_of_statement stmt)
88  | State_call (_, args, _, mem,_) ->
89    Printf.printf "Memory:%s\nCall state\n\nArguments:\n%s\n\n%!"
90      (Mem.to_string mem)
91      (MiscPottier.string_of_list " " Val.to_string args)
92  | State_return (v, _, mem,_) ->
93    Printf.printf "Memory:%s\nReturn state: %s\n\n%!"
94      (Mem.to_string mem)
95      (Val.to_string v)
96
97
98(* Global and local environment management *)
99
100let init_local_env args params vars =
101  let f_param lenv (x, _) v = LocalEnv.add x v lenv in
102  let f_var lenv (x, _) = LocalEnv.add x Val.undef lenv in
103  let lenv = List.fold_left2 f_param LocalEnv.empty params args in
104  List.fold_left f_var lenv vars
105
106let find_fundef f mem =
107  let addr = Mem.find_global mem f in
108  Mem.find_fun_def mem addr
109
110
111(* Expression evaluation *)
112
113module Eval_op (M : Memory.S) = struct
114
115  let concrete_stacksize = M.concrete_size
116
117  let ext_fun_of_sign = function
118    | AST.Signed -> M.Value.sign_ext
119    | AST.Unsigned -> M.Value.zero_ext
120
121  let cast_to_std t v = match t with
122    | AST.Sig_int (size, sign) -> (ext_fun_of_sign sign) v size M.int_size
123    | AST.Sig_float _ -> error_float ()
124    | AST.Sig_offset | AST.Sig_ptr -> v
125
126  let cast_from_std t v = match t with
127    | AST.Sig_int (size, _) -> (ext_fun_of_sign AST.Unsigned) v M.int_size size
128    | AST.Sig_float _ -> error_float ()
129    | AST.Sig_offset | AST.Sig_ptr -> v
130
131  let cst mem sp t = function
132    | Cst_int i -> cast_to_std t (M.Value.of_int i)
133    | Cst_float _ -> error_float ()
134    | Cst_addrsymbol id when M.mem_global mem id ->
135      value_of_address (M.find_global mem id)
136    | Cst_addrsymbol id -> error ("unknown global variable " ^ id ^ ".")
137    | Cst_stack -> value_of_address sp
138    | Cst_offset off -> M.Value.of_int (M.concrete_offset off)
139    | Cst_sizeof t' -> cast_to_std t (M.Value.of_int (M.concrete_size t'))
140
141  let fun_of_op1 = function
142    | Op_cast ((from_size, from_sign), to_size) ->
143      (fun v -> (ext_fun_of_sign from_sign) v from_size to_size)
144    | Op_negint -> M.Value.negint
145    | Op_notbool -> M.Value.notbool
146    | Op_notint -> M.Value.negint
147    | Op_id -> (fun v -> v)
148    | Op_ptrofint
149    | Op_intofptr ->
150      error "conversion between integers and pointers not supported yet."
151
152  let op1 ret_type t op v =
153    cast_from_std ret_type ((fun_of_op1 op) (cast_to_std t v))
154
155  let fun_of_op2 = function
156    | Op_add | Op_addp -> M.Value.add
157    | Op_sub | Op_subp | Op_subpp -> M.Value.sub
158    | Op_mul -> M.Value.mul
159    | Op_div -> M.Value.div
160    | Op_divu -> M.Value.divu
161    | Op_mod -> M.Value.modulo
162    | Op_modu -> M.Value.modulou
163    | Op_and -> M.Value.and_op
164    | Op_or -> M.Value.or_op
165    | Op_xor -> M.Value.xor
166    | Op_shl -> M.Value.shl
167    | Op_shr -> M.Value.shr
168    | Op_shru -> M.Value.shru
169    | Op_cmp Cmp_eq | Op_cmpp Cmp_eq -> M.Value.cmp_eq
170    | Op_cmp Cmp_ne | Op_cmpp Cmp_ne -> M.Value.cmp_ne
171    | Op_cmp Cmp_gt | Op_cmpp Cmp_gt -> M.Value.cmp_gt
172    | Op_cmp Cmp_ge | Op_cmpp Cmp_ge -> M.Value.cmp_ge
173    | Op_cmp Cmp_lt | Op_cmpp Cmp_lt -> M.Value.cmp_lt
174    | Op_cmp Cmp_le | Op_cmpp Cmp_le -> M.Value.cmp_le
175    | Op_cmpu Cmp_eq -> M.Value.cmp_eq_u
176    | Op_cmpu Cmp_ne -> M.Value.cmp_ne_u
177    | Op_cmpu Cmp_gt -> M.Value.cmp_gt_u
178    | Op_cmpu Cmp_ge -> M.Value.cmp_ge_u
179    | Op_cmpu Cmp_lt -> M.Value.cmp_lt_u
180    | Op_cmpu Cmp_le -> M.Value.cmp_le_u
181
182  let op2 ret_type t1 t2 op2 v1 v2 =
183    let v1 = cast_to_std t1 v1 in
184    let v2 = cast_to_std t2 v2 in
185    cast_from_std ret_type ((fun_of_op2 op2) v1 v2)
186end
187
188module Eval = Eval_op (Mem)
189
190let concrete_stacksize = Eval.concrete_stacksize
191let eval_constant = Eval.cst
192let eval_unop = Eval.op1
193let eval_binop = Eval.op2
194
195let type_of_expr (Cminor.Expr (_, t)) = t
196
197let rec eval_expression stack local_env memory (Cminor.Expr (ed, t)) =
198  match ed with
199    | Id x when LocalEnv.mem x local_env -> (LocalEnv.find x local_env,[])
200    | Id x -> error ("unknown local variable " ^ x ^ ".")
201    | Cst(c) -> (eval_constant memory stack t c,[])
202    | Op1(op,arg) -> 
203      let (v,l) = eval_expression stack local_env memory arg in
204      (eval_unop t (type_of_expr arg) op v,l)
205    | Op2(op, arg1, arg2) -> 
206      let (v1,l1) = eval_expression stack local_env memory arg1 in
207      let (v2,l2) = eval_expression stack local_env memory arg2 in
208      (eval_binop t (type_of_expr arg1) (type_of_expr arg2) op v1 v2,l1@l2) 
209    | Mem(q,a) -> 
210      let (v,l) = eval_expression stack local_env memory a in 
211      (Mem.loadq memory q (address_of_value v),l)
212    | Cond(a1,a2,a3) ->
213      let (v1,l1) = eval_expression stack local_env memory a1 in
214      if Val.is_true v1 then
215        let (v2,l2) = eval_expression stack local_env memory a2 in
216        (v2,l1@l2)
217      else
218        if Val.is_false v1 then
219          let (v3,l3) = eval_expression stack local_env memory a3 in
220          (v3,l1@l3)
221        else error "undefined conditional value."
222    | Exp_cost(lbl,e) -> 
223      let (v,l) = eval_expression stack local_env memory e in
224      (v,l@[lbl])
225
226let eval_exprlist sp lenv mem es =
227  let f (vs, cost_lbls) e =
228    let (v, cost_lbls') = eval_expression sp lenv mem e in
229    (vs @ [v], cost_lbls @ cost_lbls') in
230  List.fold_left f ([], []) es
231
232(* State transition *)
233
234let rec callcont = function
235  | Ct_cont(_,k) | Ct_endblock k | Ct_ind_inc(_,k) -> callcont k
236        | (Ct_stop | Ct_returnto _) as k -> k
237
238let findlabel lbl st k = 
239  let rec fdlbl k = function
240    St_skip                     -> None
241  | St_assign(_,_)              -> None
242  | St_store(_,_,_)             -> None
243  | St_call(_,_,_,_)            -> None
244  | St_tailcall(_,_,_)          -> None 
245  | St_seq(s1,s2)               -> 
246      (match fdlbl (Ct_cont(s2,k)) s1 with
247           None -> fdlbl k s2
248         | Some(v) -> Some(v)
249      )
250  | St_ifthenelse(_,s1,s2)      ->
251      (match fdlbl k s1 with
252           None -> fdlbl k s2
253         | Some(v) -> Some(v)
254      )
255  | St_loop(s)                  -> fdlbl (Ct_cont(St_loop(s),k)) s
256  | St_block(s)                 -> fdlbl (Ct_endblock(k)) s
257  | St_exit(_)                  -> None
258  | St_switch(_,_,_)            -> None
259  | St_return(_)                -> None
260  | St_label(l,s)               -> if l=lbl then Some((s,k)) else None 
261  | St_goto(_)                  -> None
262  | St_cost (_,s) | St_ind_0(_,s) | St_ind_inc(s,_) -> fdlbl k s
263  in match fdlbl k st with
264      None -> assert false (*Wrong label*)
265    | Some(v) -> v
266
267
268let call_state sigma e m i f params cont =
269  let (addr,l1) = eval_expression sigma e m f in
270  let fun_def = Mem.find_fun_def m (address_of_value addr) in
271  let (args,l2) = eval_exprlist sigma e m params in
272  (State_call(fun_def,args,cont,m,i),l1@l2)
273
274let eval_stmt f k sigma e m i s = match s, k with
275  | St_skip,Ct_cont(s,k) -> (State_regular(f, s, k, sigma, e, m, i),[])
276  | St_skip,Ct_endblock(k) -> (State_regular(f, St_skip, k, sigma, e, m, i),[])
277  | St_skip, (Ct_returnto _ as k) ->
278    (State_return (Val.undef,k,Mem.free m sigma,i),[])
279  | St_skip,Ct_ind_inc(ind,k) ->
280                CostLabel.continue_loop i ind;
281                (State_regular(f, s, k, sigma, e, m, i),[]) 
282  | St_skip,Ct_stop -> 
283    (State_return (Val.undef,Ct_stop,Mem.free m sigma,i),[])
284  | St_assign(x,exp),_ -> 
285    let (v,l) = eval_expression sigma e m exp in
286    let e = LocalEnv.add x v e in
287    (State_regular(f, St_skip, k, sigma, e, m, i),l)
288  | St_store(q,a1,a2),_ ->
289    let (v1,l1) = eval_expression sigma e m a1 in
290    let (v2,l2) = eval_expression sigma e m a2 in
291    let m = Mem.storeq m q (address_of_value v1) v2 in
292    (State_regular(f, St_skip, k, sigma, e, m, i),l1@l2)
293  | St_call(xopt,f',params,_),_ ->
294    call_state sigma e m i f' params (Ct_returnto(xopt,f,sigma,e,k))
295  | St_tailcall(f',params,_),_ -> 
296    call_state sigma e m i f' params (callcont k)
297  | St_seq(s1,s2),_ -> (State_regular(f, s1, Ct_cont(s2, k), sigma, e, m, i),[])
298  | St_ifthenelse(exp,s1,s2),_ ->
299    let (v,l) = eval_expression sigma e m exp in
300    let next_stmt =
301      if Val.is_true v then s1
302      else
303        if Val.is_false v then s2
304        else error "undefined conditional value." in
305      (State_regular(f,next_stmt,k,sigma,e,m,i),l)
306  | St_loop(s),_ -> (State_regular(f,s,Ct_cont((St_loop s),k),sigma,e,m,i),[])
307  | St_block(s),_ -> (State_regular(f,s,(Ct_endblock k),sigma,e,m,i),[])
308  | St_exit(n),Ct_cont(s,k) -> (State_regular(f,(St_exit n),k,sigma,e,m,i),[])
309  | St_exit(0),Ct_endblock(k) -> (State_regular(f,St_skip,k,sigma,e,m,i),[])
310  | St_exit(n),Ct_endblock(k) ->
311    (State_regular(f,(St_exit (n-1)),k,sigma,e,m,i),[])
312  | St_label(_,s),_ -> (State_regular(f,s,k,sigma,e,m,i),[])
313  | St_goto(lbl),_ -> 
314    let (s2,k2) = findlabel lbl f.f_body (callcont k) in
315    (State_regular(f,s2,k2,sigma,e,m,i),[])
316  | St_switch(exp,lst,def),_ ->
317    let (v,l) = eval_expression sigma e m exp in
318    if Val.is_int v then
319      try
320        let v = Val.to_int v in
321        let nb_exit =
322          if List.mem_assoc v lst then List.assoc v lst
323          else def in
324        (State_regular(f, St_exit nb_exit,k, sigma, e, m, i),l)
325      with _ -> error "int value too big."
326    else error "undefined switch value."
327  | St_return(None),_ ->
328    (State_return (Val.undef,callcont k,Mem.free m sigma,i),[])
329  | St_return(Some(a)),_ ->
330      let (v,l) = eval_expression sigma e m a in
331      (State_return (v,callcont k,Mem.free m sigma,i),l)
332  | St_cost(lbl,s),_ ->
333    (* applying current indexing on label *)
334    let lbl = CostLabel.ev_indexing (CostLabel.curr_const_ind i) lbl in
335                (State_regular(f,s,k,sigma,e,m,i),[lbl])
336        | St_ind_0(ind,s),_ ->
337                CostLabel.enter_loop i ind;
338                (State_regular(f,s,k,sigma,e,m,i), [])
339        | St_ind_inc(s,ind),_ ->
340    (State_regular(f,s,Ct_ind_inc(ind,k),sigma,e,m,i), [])
341  | _ -> error "state malformation."
342
343
344module InterpretExternal = Primitive.Interpret (Mem)
345
346let interpret_external k mem i f args =
347  let (mem', v) = match InterpretExternal.t mem f args with
348    | (mem', InterpretExternal.V vs) ->
349      let v = if List.length vs = 0 then Val.undef else List.hd vs in
350      (mem', v)
351    | (mem', InterpretExternal.A addr) -> (mem', value_of_address addr) in
352  State_return (v, k, mem', i)
353
354let step_call vargs k m i = function
355  | F_int f ->
356    let (m, sp) = Mem.alloc m (concrete_stacksize f.f_stacksize) in
357    let lenv = init_local_env vargs f.f_params f.f_vars in
358                let i = CostLabel.new_const_ind i in 
359    State_regular(f,f.f_body,k,sp,lenv,m,i)
360  | F_ext f -> interpret_external k m i f.ef_tag vargs
361
362let step = function
363  | State_regular(f,stmt,k,sp,e,m,i) -> eval_stmt f k sp e m i stmt
364  | State_call(fun_def,vargs,k,m,i) -> (step_call vargs k m i fun_def,[])
365  | State_return(v,Ct_returnto(None,f,sigma,e,k),m,i) ->
366                let i = CostLabel.forget_const_ind i in
367    (State_regular(f,St_skip,k,sigma,e,m,i),[])
368  | State_return(v,Ct_returnto(Some x,f,sigma,e,k),m,i) ->
369    let e = LocalEnv.add x v e in
370    let i = CostLabel.forget_const_ind i in
371    (State_regular(f,St_skip,k,sigma,e,m,i),[])
372  | _ -> error "state malformation."
373
374
375let init_mem prog =
376  let f_var mem (x, size, init_datas) = Mem.add_var mem x size init_datas in
377  let mem = List.fold_left f_var Mem.empty prog.vars in
378  let f_fun_def mem (f, def) = Mem.add_fun_def mem f def in
379  List.fold_left f_fun_def mem prog.functs
380
381let compute_result v =
382  if Val.is_int v then IntValue.Int32.cast (Val.to_int_repr v)
383  else IntValue.Int32.zero
384
385let rec exec debug trace (state, l) =
386  let cost_labels = l @ trace in
387  let print_and_return_result res =
388    if debug then Printf.printf "Result = %s\n%!"
389      (IntValue.Int32.to_string res) ;
390    (res, List.rev cost_labels) in
391  if debug then print_state state ;
392  match state with
393    | State_return(v,Ct_stop,_,_) -> (* Explicit return in main *)
394      print_and_return_result (compute_result v)
395    | State_regular(_,St_skip,Ct_stop,_,_,_,_) -> (* Implicit return in main *)
396      print_and_return_result IntValue.Int32.zero
397    | state -> exec debug cost_labels (step state)
398
399let interpret debug prog =
400  Printf.printf "*** Cminor interpret ***\n%!" ;
401  match prog.main with
402    | None -> (IntValue.Int32.zero, [])
403    | Some main ->
404      let mem = init_mem prog in
405                        let main = find_fundef main mem in
406      let first_state = (State_call (main,[],Ct_stop,mem,[]),[]) in
407      exec debug [] first_state
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.