]> de.git.xonotic.org Git - voretournament/voretournament.git/blobdiff - misc/source/gmqcc-src/ast.h
By fteqcc, hello gmqcc
[voretournament/voretournament.git] / misc / source / gmqcc-src / ast.h
diff --git a/misc/source/gmqcc-src/ast.h b/misc/source/gmqcc-src/ast.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a0fa14d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,638 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2012, 2013
+ *     Wolfgang Bumiller
+ *     Dale Weiler
+ *
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
+ * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
+ * the Software without restriction, including without limitation the rights to
+ * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies
+ * of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do
+ * so, subject to the following conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
+ * copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+ * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
+ * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+ * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
+ * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+#ifndef GMQCC_AST_HDR
+#define GMQCC_AST_HDR
+#include "ir.h"
+
+/* Note: I will not be using a _t suffix for the
+ * "main" ast node types for now.
+ */
+
+typedef struct ast_node_common       ast_node;
+typedef struct ast_expression_common ast_expression;
+
+typedef struct ast_value_s       ast_value;
+typedef struct ast_function_s    ast_function;
+typedef struct ast_block_s       ast_block;
+typedef struct ast_binary_s      ast_binary;
+typedef struct ast_store_s       ast_store;
+typedef struct ast_binstore_s    ast_binstore;
+typedef struct ast_entfield_s    ast_entfield;
+typedef struct ast_ifthen_s      ast_ifthen;
+typedef struct ast_ternary_s     ast_ternary;
+typedef struct ast_loop_s        ast_loop;
+typedef struct ast_call_s        ast_call;
+typedef struct ast_unary_s       ast_unary;
+typedef struct ast_return_s      ast_return;
+typedef struct ast_member_s      ast_member;
+typedef struct ast_array_index_s ast_array_index;
+typedef struct ast_breakcont_s   ast_breakcont;
+typedef struct ast_switch_s      ast_switch;
+typedef struct ast_label_s       ast_label;
+typedef struct ast_goto_s        ast_goto;
+
+enum {
+    TYPE_ast_node,        /*  0 */
+    TYPE_ast_expression,  /*  1 */
+    TYPE_ast_value,       /*  2 */
+    TYPE_ast_function,    /*  3 */
+    TYPE_ast_block,       /*  4 */
+    TYPE_ast_binary,      /*  5 */
+    TYPE_ast_store,       /*  6 */
+    TYPE_ast_binstore,    /*  7 */
+    TYPE_ast_entfield,    /*  8 */
+    TYPE_ast_ifthen,      /*  9 */
+    TYPE_ast_ternary,     /* 10 */
+    TYPE_ast_loop,        /* 11 */
+    TYPE_ast_call,        /* 12 */
+    TYPE_ast_unary,       /* 13 */
+    TYPE_ast_return,      /* 14 */
+    TYPE_ast_member,      /* 15 */
+    TYPE_ast_array_index, /* 16 */
+    TYPE_ast_breakcont,   /* 17 */
+    TYPE_ast_switch,      /* 18 */
+    TYPE_ast_label,       /* 19 */
+    TYPE_ast_goto         /* 20 */
+};
+
+#define ast_istype(x, t) ( ((ast_node*)x)->nodetype == (TYPE_##t) )
+#define ast_ctx(node) (((ast_node*)(node))->context)
+#define ast_side_effects(node) (((ast_node*)(node))->side_effects)
+
+/* Node interface with common components
+ */
+typedef void ast_node_delete(ast_node*);
+struct ast_node_common
+{
+    lex_ctx          context;
+    /* I don't feel comfortable using keywords like 'delete' as names... */
+    ast_node_delete *destroy;
+    int              nodetype;
+    /* keep: if a node contains this node, 'keep'
+     * prevents its dtor from destroying this node as well.
+     */
+    bool             keep;
+    bool             side_effects;
+};
+
+#define ast_delete(x) (*( ((ast_node*)(x))->destroy ))((ast_node*)(x))
+#define ast_unref(x) do                \
+{                                      \
+    if (! (((ast_node*)(x))->keep) ) { \
+        ast_delete(x);                 \
+    }                                  \
+} while(0)
+
+/* Expression interface
+ *
+ * Any expression or block returns an ir_value, and needs
+ * to know the current function.
+ */
+typedef bool ast_expression_codegen(ast_expression*,
+                                    ast_function*,
+                                    bool lvalue,
+                                    ir_value**);
+/* TODO: the codegen function should take an output-type parameter
+ * indicating whether a variable, type, label etc. is expected, and
+ * an environment!
+ * Then later an ast_ident could have a codegen using this to figure
+ * out what to look for.
+ * eg. in code which uses a not-yet defined variable, the expression
+ * would take an ast_ident, and the codegen would be called with
+ * type `expression`, so the ast_ident's codegen would search for
+ * variables through the environment (or functions, constants...).
+ */
+struct ast_expression_common
+{
+    ast_node                node;
+    ast_expression_codegen *codegen;
+    int                     vtype;
+    ast_expression         *next;
+    /* arrays get a member-count */
+    size_t                  count;
+    ast_value*             *params;
+    uint32_t                flags;
+    /* void foo(string...) gets varparam set as a restriction
+     * for variadic parameters
+     */
+    ast_expression         *varparam;
+    /* The codegen functions should store their output values
+     * so we can call it multiple times without re-evaluating.
+     * Store lvalue and rvalue seperately though. So that
+     * ast_entfield for example can generate both if required.
+     */
+    ir_value               *outl;
+    ir_value               *outr;
+};
+#define AST_FLAG_VARIADIC     (1<<0)
+#define AST_FLAG_NORETURN     (1<<1)
+#define AST_FLAG_INLINE       (1<<2)
+#define AST_FLAG_INITIALIZED  (1<<3)
+#define AST_FLAG_DEPRECATED   (1<<4)
+#define AST_FLAG_INCLUDE_DEF  (1<<5)
+#define AST_FLAG_IS_VARARG    (1<<6)
+#define AST_FLAG_ALIAS        (1<<7)
+#define AST_FLAG_TYPE_MASK (AST_FLAG_VARIADIC | AST_FLAG_NORETURN)
+
+/* Value
+ *
+ * Types are also values, both have a type and a name.
+ * especially considering possible constructs like typedefs.
+ * typedef float foo;
+ * is like creating a 'float foo', foo serving as the type's name.
+ */
+typedef union {
+    double        vfloat;
+    int           vint;
+    vector        vvec;
+    const char   *vstring;
+    int           ventity;
+    ast_function *vfunc;
+    ast_value    *vfield;
+} basic_value_t;
+struct ast_value_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    const char *name;
+    const char *desc;
+
+    const char *argcounter;
+
+    /*
+    int         vtype;
+    ast_value  *next;
+    */
+
+    int  cvq;     /* const/var qualifier */
+    bool isfield; /* this declares a field */
+    bool isimm;   /* an immediate, not just const */
+    bool hasvalue;
+    basic_value_t constval;
+    /* for TYPE_ARRAY we have an optional vector
+     * of constants when an initializer list
+     * was provided.
+     */
+    basic_value_t *initlist;
+
+    /* usecount for the parser */
+    size_t uses;
+
+    ir_value *ir_v;
+    ir_value **ir_values;
+    size_t   ir_value_count;
+
+    /* ONLY for arrays in progs version up to 6 */
+    ast_value *setter;
+    ast_value *getter;
+};
+
+ast_value* ast_value_new(lex_ctx ctx, const char *name, int qctype);
+ast_value* ast_value_copy(const ast_value *self);
+/* This will NOT delete an underlying ast_function */
+void ast_value_delete(ast_value*);
+
+bool ast_value_set_name(ast_value*, const char *name);
+
+/*
+bool ast_value_codegen(ast_value*, ast_function*, bool lvalue, ir_value**);
+bool ast_local_codegen(ast_value *self, ir_function *func, bool isparam);
+*/
+
+bool ast_global_codegen(ast_value *self, ir_builder *ir, bool isfield);
+
+void ast_value_params_add(ast_value*, ast_value*);
+
+bool ast_compare_type(ast_expression *a, ast_expression *b);
+ast_expression* ast_type_copy(lex_ctx ctx, const ast_expression *ex);
+#define ast_type_adopt(a, b) ast_type_adopt_impl((ast_expression*)(a), (ast_expression*)(b))
+void ast_type_adopt_impl(ast_expression *self, const ast_expression *other);
+void ast_type_to_string(ast_expression *e, char *buf, size_t bufsize);
+
+typedef enum ast_binary_ref_s {
+    AST_REF_LEFT  = 1 << 1,
+    AST_REF_RIGHT = 1 << 2,
+    AST_REF_ALL   = (AST_REF_LEFT | AST_REF_RIGHT)
+} ast_binary_ref;
+
+
+/* Binary
+ *
+ * A value-returning binary expression.
+ */
+struct ast_binary_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    int             op;
+    ast_expression *left;
+    ast_expression *right;
+    ast_binary_ref  refs;
+
+};
+ast_binary* ast_binary_new(lex_ctx    ctx,
+                           int        op,
+                           ast_expression *left,
+                           ast_expression *right);
+
+/* Binstore
+ *
+ * An assignment including a binary expression with the source as left operand.
+ * Eg. a += b; is a binstore { INSTR_STORE, INSTR_ADD, a, b }
+ */
+struct ast_binstore_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    int             opstore;
+    int             opbin;
+    ast_expression *dest;
+    ast_expression *source;
+    /* for &~= which uses the destination in a binary in source we can use this */
+    bool            keep_dest;
+};
+ast_binstore* ast_binstore_new(lex_ctx    ctx,
+                               int        storeop,
+                               int        op,
+                               ast_expression *left,
+                               ast_expression *right);
+
+/* Unary
+ *
+ * Regular unary expressions: not,neg
+ */
+struct ast_unary_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    int             op;
+    ast_expression *operand;
+};
+ast_unary* ast_unary_new(lex_ctx    ctx,
+                         int        op,
+                         ast_expression *expr);
+
+/* Return
+ *
+ * Make sure 'return' only happens at the end of a block, otherwise the IR
+ * will refuse to create further instructions.
+ * This should be honored by the parser.
+ */
+struct ast_return_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *operand;
+};
+ast_return* ast_return_new(lex_ctx    ctx,
+                           ast_expression *expr);
+
+/* Entity-field
+ *
+ * This must do 2 things:
+ * -) Provide a way to fetch an entity field value. (Rvalue)
+ * -) Provide a pointer to an entity field. (Lvalue)
+ * The problem:
+ * In original QC, there's only a STORE via pointer, but
+ * no LOAD via pointer.
+ * So we must know beforehand if we are going to read or assign
+ * the field.
+ * For this we will have to extend the codegen() functions with
+ * a flag saying whether or not we need an L or an R-value.
+ */
+struct ast_entfield_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    /* The entity can come from an expression of course. */
+    ast_expression *entity;
+    /* As can the field, it just must result in a value of TYPE_FIELD */
+    ast_expression *field;
+};
+ast_entfield* ast_entfield_new(lex_ctx ctx, ast_expression *entity, ast_expression *field);
+ast_entfield* ast_entfield_new_force(lex_ctx ctx, ast_expression *entity, ast_expression *field, const ast_expression *outtype);
+
+/* Member access:
+ *
+ * For now used for vectors. If we get structs or unions
+ * we can have them handled here as well.
+ */
+struct ast_member_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *owner;
+    unsigned int    field;
+    const char     *name;
+    bool            rvalue;
+};
+ast_member* ast_member_new(lex_ctx ctx, ast_expression *owner, unsigned int field, const char *name);
+void ast_member_delete(ast_member*);
+bool ast_member_set_name(ast_member*, const char *name);
+
+
+/* Array index access:
+ *
+ * QC forces us to take special action on arrays:
+ * an ast_store on an ast_array_index must not codegen the index,
+ * but call its setter - unless we have an instruction set which supports
+ * what we need.
+ * Any other array index access will be codegened to a call to the getter.
+ * In any case, accessing an element via a compiletime-constant index will
+ * result in quick access to that variable.
+ */
+struct ast_array_index_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *array;
+    ast_expression *index;
+};
+ast_array_index* ast_array_index_new(lex_ctx ctx, ast_expression *array, ast_expression *index);
+
+/* Store
+ *
+ * Stores left<-right and returns left.
+ * Specialized binary expression node
+ */
+struct ast_store_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    int             op;
+    ast_expression *dest;
+    ast_expression *source;
+};
+ast_store* ast_store_new(lex_ctx ctx, int op,
+                         ast_expression *d, ast_expression *s);
+
+/* If
+ *
+ * A general 'if then else' statement, either side can be NULL and will
+ * thus be omitted. It is an error for *both* cases to be NULL at once.
+ *
+ * During its 'codegen' it'll be changing the ast_function's block.
+ *
+ * An if is also an "expression". Its codegen will put NULL into the
+ * output field though. For ternary expressions an ast_ternary will be
+ * added.
+ */
+struct ast_ifthen_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *cond;
+    /* It's all just 'expressions', since an ast_block is one too. */
+    ast_expression *on_true;
+    ast_expression *on_false;
+};
+ast_ifthen* ast_ifthen_new(lex_ctx ctx, ast_expression *cond, ast_expression *ontrue, ast_expression *onfalse);
+
+/* Ternary expressions...
+ *
+ * Contrary to 'if-then-else' nodes, ternary expressions actually
+ * return a value, otherwise they behave the very same way.
+ * The difference in 'codegen' is that it'll return the value of
+ * a PHI node.
+ *
+ * The other difference is that in an ast_ternary, NEITHER side
+ * must be NULL, there's ALWAYS an else branch.
+ *
+ * This is the only ast_node beside ast_value which contains
+ * an ir_value. Theoretically we don't need to remember it though.
+ */
+struct ast_ternary_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *cond;
+    /* It's all just 'expressions', since an ast_block is one too. */
+    ast_expression *on_true;
+    ast_expression *on_false;
+};
+ast_ternary* ast_ternary_new(lex_ctx ctx, ast_expression *cond, ast_expression *ontrue, ast_expression *onfalse);
+
+/* A general loop node
+ *
+ * For convenience it contains 4 parts:
+ * -) (ini) = initializing expression
+ * -) (pre) = pre-loop condition
+ * -) (pst) = post-loop condition
+ * -) (inc) = "increment" expression
+ * The following is a psudo-representation of this loop
+ * note that '=>' bears the logical meaning of "implies".
+ * (a => b) equals (!a || b)
+
+{ini};
+while (has_pre => {pre})
+{
+    {body};
+
+continue:      // a 'continue' will jump here
+    if (has_pst => {pst})
+        break;
+
+    {inc};
+}
+ */
+struct ast_loop_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *initexpr;
+    ast_expression *precond;
+    ast_expression *postcond;
+    ast_expression *increment;
+    ast_expression *body;
+    /* For now we allow a seperate flag on whether or not the condition
+     * is supposed to be true or false.
+     * That way, the parser can generate a 'while not(!x)' for `while(x)`
+     * if desired, which is useful for the new -f{true,false}-empty-strings
+     * flag.
+     */
+    bool pre_not;
+    bool post_not;
+};
+ast_loop* ast_loop_new(lex_ctx ctx,
+                       ast_expression *initexpr,
+                       ast_expression *precond, bool pre_not,
+                       ast_expression *postcond, bool post_not,
+                       ast_expression *increment,
+                       ast_expression *body);
+
+/* Break/Continue
+ */
+struct ast_breakcont_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    bool         is_continue;
+    unsigned int levels;
+};
+ast_breakcont* ast_breakcont_new(lex_ctx ctx, bool iscont, unsigned int levels);
+
+/* Switch Statements
+ *
+ * A few notes about this: with the original QCVM, no real optimization
+ * is possible. The SWITCH instruction set isn't really helping a lot, since
+ * it only collapes the EQ and IF instructions into one.
+ * Note: Declaring local variables inside caseblocks is normal.
+ * Since we don't have to deal with a stack there's no unnatural behaviour to
+ * be expected from it.
+ * TODO: Ticket #20
+ */
+typedef struct {
+    ast_expression *value; /* #20 will replace this */
+    ast_expression *code;
+} ast_switch_case;
+struct ast_switch_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    ast_expression  *operand;
+    ast_switch_case *cases;
+};
+
+ast_switch* ast_switch_new(lex_ctx ctx, ast_expression *op);
+
+/* Label nodes
+ *
+ * Introduce a label which can be used together with 'goto'
+ */
+struct ast_label_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    const char *name;
+    ir_block   *irblock;
+    ast_goto  **gotos;
+    /* means it has not yet been defined */
+    bool        undefined;
+};
+
+ast_label* ast_label_new(lex_ctx ctx, const char *name, bool undefined);
+
+/* GOTO nodes
+ *
+ * Go to a label, the label node is filled in at a later point!
+ */
+struct ast_goto_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    const char *name;
+    ast_label  *target;
+    ir_block   *irblock_from;
+};
+
+ast_goto* ast_goto_new(lex_ctx ctx, const char *name);
+void ast_goto_set_label(ast_goto*, ast_label*);
+
+/* CALL node
+ *
+ * Contains an ast_expression as target, rather than an ast_function/value.
+ * Since it's how QC works, every ast_function has an ast_value
+ * associated anyway - in other words, the VM contains function
+ * pointers for every function anyway. Thus, this node will call
+ * expression.
+ * Additionally it contains a list of ast_expressions as parameters.
+ * Since calls can return values, an ast_call is also an ast_expression.
+ */
+struct ast_call_s
+{
+    ast_expression        expression;
+    ast_expression *func;
+    ast_expression* *params;
+    ast_expression *va_count;
+};
+ast_call* ast_call_new(lex_ctx ctx,
+                       ast_expression *funcexpr);
+bool ast_call_check_types(ast_call*);
+
+/* Blocks
+ *
+ */
+struct ast_block_s
+{
+    ast_expression        expression;
+
+    ast_value*      *locals;
+    ast_expression* *exprs;
+    ast_expression* *collect;
+};
+ast_block* ast_block_new(lex_ctx ctx);
+void ast_block_delete(ast_block*);
+void ast_block_set_type(ast_block*, ast_expression *from);
+void ast_block_collect(ast_block*, ast_expression*);
+
+bool GMQCC_WARN ast_block_add_expr(ast_block*, ast_expression*);
+
+/* Function
+ *
+ * Contains a list of blocks... at least in theory.
+ * Usually there's just the main block, other blocks are inside that.
+ *
+ * Technically, functions don't need to be an AST node, since we have
+ * neither functions inside functions, nor lambdas, and function
+ * pointers could just work with a name. However, this way could be
+ * more flexible, and adds no real complexity.
+ */
+struct ast_function_s
+{
+    ast_node        node;
+
+    ast_value  *vtype;
+    const char *name;
+
+    int builtin;
+
+    ir_function *ir_func;
+    ir_block    *curblock;
+    ir_block    **breakblocks;
+    ir_block    **continueblocks;
+
+#if 0
+    /* In order for early-out logic not to go over
+     * excessive jumps, we remember their target
+     * blocks...
+     */
+    ir_block    *iftrue;
+    ir_block    *iffalse;
+#endif
+
+    size_t       labelcount;
+    /* in order for thread safety - for the optional
+     * channel abesed multithreading... keeping a buffer
+     * here to use in ast_function_label.
+     */
+    char         labelbuf[64];
+
+    ast_block* *blocks;
+
+    ast_value   *varargs;
+    ast_value   *argc;
+    ast_value   *fixedparams;
+    ast_value   *return_value;
+};
+ast_function* ast_function_new(lex_ctx ctx, const char *name, ast_value *vtype);
+/* This will NOT delete the underlying ast_value */
+void ast_function_delete(ast_function*);
+/* For "optimized" builds this can just keep returning "foo"...
+ * or whatever...
+ */
+/*const char* ast_function_label(ast_function*, const char *prefix);*/
+
+bool ast_function_codegen(ast_function *self, ir_builder *builder);
+bool ast_generate_accessors(ast_value *asvalue, ir_builder *ir);
+
+#endif