[gforth] / gforth / Attic / prims2y.fs  

gforth: gforth/Attic/prims2y.fs


1 : anton 1.1 \ converts primitives to, e.g., C code
2 :    
3 :     \ Copyright (C) 1995,1996,1997,1998,2000,2003 Free Software Foundation, Inc.
4 :    
5 :     \ This file is part of Gforth.
6 :    
7 :     \ Gforth is free software; you can redistribute it and/or
8 :     \ modify it under the terms of the GNU General Public License
9 :     \ as published by the Free Software Foundation; either version 2
10 :     \ of the License, or (at your option) any later version.
11 :    
12 :     \ This program is distributed in the hope that it will be useful,
13 :     \ but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 :     \ MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
15 :     \ GNU General Public License for more details.
16 :    
17 :     \ You should have received a copy of the GNU General Public License
18 :     \ along with this program; if not, write to the Free Software
19 :     \ Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111, USA.
20 :    
21 :    
22 :     \ This is not very nice (hard limits, no checking, assumes 1 chars = 1).
23 :     \ And it grew even worse when it aged.
24 :    
25 :     \ Optimizations:
26 :     \ superfluous stores are removed. GCC removes the superfluous loads by itself
27 :     \ TOS and FTOS can be kept in register( variable)s.
28 :     \
29 :     \ Problems:
30 :     \ The TOS optimization is somewhat hairy. The problems by example:
31 :     \ 1) dup ( w -- w w ): w=TOS; sp-=1; sp[1]=w; TOS=w;
32 :     \ The store is not superfluous although the earlier opt. would think so
33 :     \ Alternatively: sp[0]=TOS; w=TOS; sp-=1; TOS=w;
34 :     \ 2) ( -- .. ): sp[0] = TOS; ... /* This additional store is necessary */
35 :     \ 3) ( .. -- ): ... TOS = sp[0]; /* as well as this load */
36 :     \ 4) ( -- ): /* but here they are unnecessary */
37 :     \ 5) Words that call NEXT themselves have to be done very carefully.
38 :     \
39 :     \ To do:
40 :     \ add the store optimization for doubles
41 :     \ regarding problem 1 above: It would be better (for over) to implement
42 :     \ the alternative
43 :     \ store optimization for combined instructions.
44 :    
45 :     \ Design Uglyness:
46 :    
47 :     \ - global state (values, variables) in connection with combined instructions.
48 :    
49 :     \ - index computation is different for instruction-stream and the
50 :     \ stacks; there are two mechanisms for dealing with that
51 :     \ (stack-in-index-xt and a test for stack==instruction-stream); there
52 :     \ should be only one.
53 :    
54 :     \ for backwards compatibility, jaw
55 :     require compat/strcomp.fs
56 :    
57 :     warnings off
58 :    
59 :     \ redefinitions of kernel words not present in gforth-0.6.1
60 :     : latestxt lastcfa @ ;
61 :     : latest last @ ;
62 :    
63 :     [IFUNDEF] try
64 :     include startup.fs
65 :     [THEN]
66 :    
67 :     : struct% struct ; \ struct is redefined in gray
68 :    
69 :     warnings off
70 :     \ warnings on
71 :    
72 :     include ./gray.fs
73 :     128 constant max-effect \ number of things on one side of a stack effect
74 :     4 constant max-stacks \ the max. number of stacks (including inst-stream).
75 :     255 constant maxchar
76 :     maxchar 1+ constant eof-char
77 :     #tab constant tab-char
78 :     #lf constant nl-char
79 :    
80 :     variable rawinput \ pointer to next character to be scanned
81 :     variable endrawinput \ pointer to the end of the input (the char after the last)
82 :     variable cookedinput \ pointer to the next char to be parsed
83 :     variable line \ line number of char pointed to by input
84 :     variable line-start \ pointer to start of current line (for error messages)
85 :     0 line !
86 :     2variable filename \ filename of original input file
87 :     0 0 filename 2!
88 :     2variable out-filename \ filename of the output file (for sync lines)
89 :     0 0 out-filename 2!
90 :     2variable f-comment
91 :     0 0 f-comment 2!
92 :     variable skipsynclines \ are sync lines ("#line ...") invisible to the parser?
93 :     skipsynclines on
94 :     variable out-nls \ newlines in output (for output sync lines)
95 :     0 out-nls !
96 :     variable store-optimization \ use store optimization?
97 :     store-optimization off
98 :    
99 :     variable include-skipped-insts
100 :     \ does the threaded code for a combined instruction include the cells
101 :     \ for the component instructions (true) or only the cells for the
102 :     \ inline arguments (false)
103 :     include-skipped-insts off
104 :    
105 :     variable immarg \ values for immediate arguments (to be used in IMM_ARG macros)
106 :     $12340000 immarg !
107 :    
108 :     : th ( addr1 n -- addr2 )
109 :     cells + ;
110 :    
111 :     : holds ( addr u -- )
112 :     \ like HOLD, but for a string
113 :     tuck + swap 0 +do
114 :     1- dup c@ hold
115 :     loop
116 :     drop ;
117 :    
118 :     : insert-wordlist { c-addr u wordlist xt -- }
119 :     \ adds name "addr u" to wordlist using defining word xt
120 :     \ xt may cause additional stack effects
121 :     get-current >r wordlist set-current
122 :     c-addr u nextname xt execute
123 :     r> set-current ;
124 :    
125 :     : start ( -- addr )
126 :     cookedinput @ ;
127 :    
128 :     : end ( addr -- addr u )
129 :     cookedinput @ over - ;
130 :    
131 :     : print-error-line ( -- )
132 :     \ print the current line and position
133 :     line-start @ endrawinput @ over - 2dup nl-char scan drop nip ( start end )
134 :     over - type cr
135 :     line-start @ rawinput @ over - typewhite ." ^" cr ;
136 :    
137 :     : ?print-error { f addr u -- }
138 :     f ?not? if
139 :     outfile-id >r try
140 :     stderr to outfile-id
141 :     filename 2@ type ." :" line @ 0 .r ." : " addr u type cr
142 :     print-error-line
143 :     0
144 :     recover endtry
145 :     r> to outfile-id throw
146 :     1 (bye) \ abort
147 :     endif ;
148 :    
149 :     : quote ( -- )
150 :     [char] " emit ;
151 :    
152 :     \ count output lines to generate sync lines for output
153 :    
154 :     : count-nls ( addr u -- )
155 :     bounds u+do
156 :     i c@ nl-char = negate out-nls +!
157 :     loop ;
158 :    
159 :     :noname ( addr u -- )
160 :     2dup count-nls
161 :     defers type ;
162 :     is type
163 :    
164 :     variable output \ xt ( -- ) of output word for simple primitives
165 :     variable output-combined \ xt ( -- ) of output word for combined primitives
166 :    
167 :     struct%
168 :     cell% field stack-number \ the number of this stack
169 :     cell% 2* field stack-pointer \ stackpointer name
170 :     cell% field stack-type \ name for default type of stack items
171 :     cell% field stack-in-index-xt \ ( in-size item -- in-index )
172 :     cell% field stack-access-transform \ ( nitem -- index )
173 :     end-struct stack%
174 :    
175 :     struct%
176 :     cell% 2* field item-name \ name, excluding stack prefixes
177 :     cell% field item-stack \ descriptor for the stack used, 0 is default
178 :     cell% field item-type \ descriptor for the item type
179 :     cell% field item-offset \ offset in stack items, 0 for the deepest element
180 :     cell% field item-first \ true if this is the first occurence of the item
181 :     end-struct item%
182 :    
183 :     struct%
184 :     cell% 2* field type-c-name
185 :     cell% field type-stack \ default stack
186 :     cell% field type-size \ size of type in stack items
187 :     cell% field type-fetch \ xt of fetch code generator ( item -- )
188 :     cell% field type-store \ xt of store code generator ( item -- )
189 :     end-struct type%
190 :    
191 : anton 1.2 struct%
192 :     cell% field register-number
193 :     cell% field register-type \ pointer to type
194 :     cell% 2* field register-name \ c name
195 :     end-struct register%
196 :    
197 :     struct%
198 :     cell% 2* field ss-registers \ addr u; ss-registers[0] is TOS
199 : anton 1.3 \ 0 means: use memory
200 : anton 1.2 cell% field ss-offset \ stack pointer offset: sp[-offset] is TOS
201 :     end-struct ss% \ stack-state
202 :    
203 :     struct%
204 :     cell% max-stacks * field state-sss
205 :     end-struct state%
206 :    
207 : anton 1.1 variable next-stack-number 0 next-stack-number !
208 :     create stacks max-stacks cells allot \ array of stacks
209 : anton 1.2 256 constant max-registers
210 :     create registers max-registers cells allot \ array of registers
211 :     variable nregisters 0 nregisters ! \ number of registers
212 : anton 1.1
213 :     : stack-in-index ( in-size item -- in-index )
214 :     item-offset @ - 1- ;
215 :    
216 :     : inst-in-index ( in-size item -- in-index )
217 :     nip dup item-offset @ swap item-type @ type-size @ + 1- ;
218 :    
219 :     : make-stack ( addr-ptr u1 type "stack-name" -- )
220 :     next-stack-number @ max-stacks < s" too many stacks" ?print-error
221 :     create stack% %allot >r
222 :     r@ stacks next-stack-number @ th !
223 :     next-stack-number @ r@ stack-number !
224 :     1 next-stack-number +!
225 :     r@ stack-type !
226 :     save-mem r@ stack-pointer 2!
227 :     ['] stack-in-index r@ stack-in-index-xt !
228 :     ['] noop r@ stack-access-transform !
229 :     rdrop ;
230 :    
231 :     : map-stacks { xt -- }
232 :     \ perform xt for all stacks
233 :     next-stack-number @ 0 +do
234 :     stacks i th @ xt execute
235 :     loop ;
236 :    
237 :     : map-stacks1 { xt -- }
238 :     \ perform xt for all stacks except inst-stream
239 :     next-stack-number @ 1 +do
240 :     stacks i th @ xt execute
241 :     loop ;
242 :    
243 :     \ stack items
244 :    
245 :     : init-item ( addr u addr1 -- )
246 :     \ initialize item at addr1 with name addr u
247 :     \ !! remove stack prefix
248 :     dup item% %size erase
249 :     item-name 2! ;
250 :    
251 :     : map-items { addr end xt -- }
252 :     \ perform xt for all items in array addr...end
253 :     end addr ?do
254 :     i xt execute
255 :     item% %size +loop ;
256 :    
257 :     \ types
258 :    
259 :     : print-type-prefix ( type -- )
260 :     body> >head name>string type ;
261 :    
262 :     \ various variables for storing stuff of one primitive
263 :    
264 :     struct%
265 :     cell% 2* field prim-name
266 :     cell% 2* field prim-wordset
267 :     cell% 2* field prim-c-name
268 :     cell% 2* field prim-doc
269 :     cell% 2* field prim-c-code
270 :     cell% 2* field prim-forth-code
271 :     cell% 2* field prim-stack-string
272 :     cell% field prim-num \ ordinal number
273 :     cell% field prim-items-wordlist \ unique items
274 :     item% max-effect * field prim-effect-in
275 :     item% max-effect * field prim-effect-out
276 :     cell% field prim-effect-in-end
277 :     cell% field prim-effect-out-end
278 :     cell% max-stacks * field prim-stacks-in \ number of in items per stack
279 :     cell% max-stacks * field prim-stacks-out \ number of out items per stack
280 :     end-struct prim%
281 :    
282 :     : make-prim ( -- prim )
283 :     prim% %alloc { p }
284 :     s" " p prim-doc 2! s" " p prim-forth-code 2! s" " p prim-wordset 2!
285 :     p ;
286 :    
287 :     0 value prim \ in combined prims either combined or a part
288 :     0 value combined \ in combined prims the combined prim
289 :     variable in-part \ true if processing a part
290 :     in-part off
291 : anton 1.3 0 value state-in \ state on entering prim
292 :     0 value state-out \ state on exiting prim
293 : anton 1.1
294 :     : prim-context ( ... p xt -- ... )
295 :     \ execute xt with prim set to p
296 :     prim >r
297 :     swap to prim
298 :     catch
299 :     r> to prim
300 :     throw ;
301 :    
302 :     1000 constant max-combined
303 :     create combined-prims max-combined cells allot
304 :     variable num-combined
305 :     variable part-num \ current part number during process-combined
306 :    
307 :     : map-combined { xt -- }
308 :     \ perform xt for all components of the current combined instruction
309 :     num-combined @ 0 +do
310 :     combined-prims i th @ xt execute
311 :     loop ;
312 :    
313 :     table constant combinations
314 :     \ the keys are the sequences of pointers to primitives
315 :    
316 :     create current-depth max-stacks cells allot
317 :     create max-depth max-stacks cells allot
318 :     create min-depth max-stacks cells allot
319 :    
320 :     create sp-update-in max-stacks cells allot
321 :     \ where max-depth occured the first time
322 :     create max-depths max-stacks max-combined 1+ * cells allot
323 :     \ maximum depth at start of each part: array[parts] of array[stack]
324 :     create max-back-depths max-stacks max-combined 1+ * cells allot
325 :     \ maximun depth from end of the combination to the start of the each part
326 :    
327 :     : s-c-max-depth ( nstack ncomponent -- addr )
328 :     max-stacks * + cells max-depths + ;
329 :    
330 :     : s-c-max-back-depth ( nstack ncomponent -- addr )
331 :     max-stacks * + cells max-back-depths + ;
332 :    
333 :     wordlist constant primitives
334 :    
335 :     : create-prim ( prim -- )
336 :     dup prim-name 2@ primitives ['] constant insert-wordlist ;
337 :    
338 :     : stack-in ( stack -- addr )
339 :     \ address of number of stack items in effect in
340 :     stack-number @ cells prim prim-stacks-in + ;
341 :    
342 :     : stack-out ( stack -- addr )
343 :     \ address of number of stack items in effect out
344 :     stack-number @ cells prim prim-stacks-out + ;
345 :    
346 :     \ global vars
347 :     variable c-line
348 :     2variable c-filename
349 :     variable name-line
350 :     2variable name-filename
351 :     2variable last-name-filename
352 :     Variable function-number 0 function-number !
353 :     Variable function-old 0 function-old !
354 :     : function-diff ( n -- )
355 :     ." GROUPADD(" function-number @ function-old @ - 0 .r ." )" cr
356 :     function-number @ function-old ! ;
357 :     : forth-fdiff ( -- )
358 :     function-number @ function-old @ - 0 .r ." groupadd" cr
359 :     function-number @ function-old ! ;
360 :    
361 :     \ a few more set ops
362 :    
363 :     : bit-equivalent ( w1 w2 -- w3 )
364 :     xor invert ;
365 :    
366 :     : complement ( set1 -- set2 )
367 :     empty ['] bit-equivalent binary-set-operation ;
368 :    
369 :     \ forward declaration for inst-stream (breaks cycle in definitions)
370 :     defer inst-stream-f ( -- stack )
371 :    
372 :     \ stack access stuff
373 :    
374 :     : normal-stack-access0 { n stack -- }
375 : anton 1.3 \ n has the ss-offset already applied (see ...-access1)
376 : anton 1.1 n stack stack-access-transform @ execute ." [" 0 .r ." ]" ;
377 : anton 1.4
378 :     : state-ss { stack state -- ss }
379 :     state state-sss stack stack-number @ th @ ;
380 :    
381 :     : stack-reg { n stack state -- reg }
382 :     \ n is the index (TOS=0); reg is 0 if the access is to memory
383 :     stack state state-ss ss-registers 2@ n u> if ( addr ) \ in ss-registers?
384 :     n th @
385 :     else
386 :     drop 0
387 :     endif ;
388 :    
389 : anton 1.3 : normal-stack-access1 { n stack state -- }
390 : anton 1.4 n stack state stack-reg ?dup-if
391 :     register-name 2@ type exit
392 : anton 1.3 endif
393 : anton 1.1 stack stack-pointer 2@ type
394 : anton 1.4 n stack state state-ss ss-offset @ - stack normal-stack-access0 ;
395 : anton 1.1
396 : anton 1.3 : normal-stack-access ( n stack state -- )
397 :     over inst-stream-f = if
398 : anton 1.1 ." IMM_ARG(" normal-stack-access1 ." ," immarg ? ." )"
399 :     1 immarg +!
400 :     else
401 :     normal-stack-access1
402 :     endif ;
403 :    
404 :     : stack-depth { stack -- n }
405 :     current-depth stack stack-number @ th @ ;
406 :    
407 :     : part-stack-access { n stack -- }
408 :     \ print _<stack><x>, x=inst-stream? n : maxdepth-currentdepth-n-1
409 :     ." _" stack stack-pointer 2@ type
410 :     stack stack-number @ { stack# }
411 :     stack stack-depth n + { access-depth }
412 :     stack inst-stream-f = if
413 :     access-depth
414 :     else
415 :     combined prim-stacks-in stack# th @
416 :     assert( dup max-depth stack# th @ = )
417 :     access-depth - 1-
418 :     endif
419 :     0 .r ;
420 :    
421 :     : part-stack-read { n stack -- }
422 :     stack stack-depth n + ( ndepth )
423 :     stack stack-number @ part-num @ s-c-max-depth @
424 :     \ max-depth stack stack-number @ th @ ( ndepth nmaxdepth )
425 :     over <= if ( ndepth ) \ load from memory
426 : anton 1.3 stack state-in normal-stack-access
427 : anton 1.1 else
428 :     drop n stack part-stack-access
429 :     endif ;
430 :    
431 :     : stack-diff ( stack -- n )
432 :     \ in-out
433 :     dup stack-in @ swap stack-out @ - ;
434 :    
435 :     : part-stack-write { n stack -- }
436 :     stack stack-depth n +
437 :     stack stack-number @ part-num @ s-c-max-back-depth @
438 :     over <= if ( ndepth )
439 :     stack combined ['] stack-diff prim-context -
440 : anton 1.3 stack state-out normal-stack-access
441 : anton 1.1 else
442 :     drop n stack part-stack-access
443 :     endif ;
444 :    
445 :     : stack-read ( n stack -- )
446 :     \ print a stack access at index n of stack
447 :     in-part @ if
448 :     part-stack-read
449 :     else
450 : anton 1.3 state-in normal-stack-access
451 : anton 1.1 endif ;
452 :    
453 :     : stack-write ( n stack -- )
454 :     \ print a stack access at index n of stack
455 :     in-part @ if
456 :     part-stack-write
457 :     else
458 : anton 1.3 state-out normal-stack-access
459 : anton 1.1 endif ;
460 :    
461 :     : item-in-index { item -- n }
462 :     \ n is the index of item (in the in-effect)
463 :     item item-stack @ dup >r stack-in @ ( in-size r:stack )
464 :     item r> stack-in-index-xt @ execute ;
465 :    
466 :     : item-stack-type-name ( item -- addr u )
467 :     item-stack @ stack-type @ type-c-name 2@ ;
468 :    
469 :     : fetch-single ( item -- )
470 :     \ fetch a single stack item from its stack
471 :     >r
472 :     ." vm_" r@ item-stack-type-name type
473 :     ." 2" r@ item-type @ print-type-prefix ." ("
474 :     r@ item-in-index r@ item-stack @ stack-read ." ,"
475 :     r@ item-name 2@ type
476 :     ." );" cr
477 :     rdrop ;
478 :    
479 :     : fetch-double ( item -- )
480 :     \ fetch a double stack item from its stack
481 :     >r
482 :     ." vm_two"
483 :     r@ item-stack-type-name type ." 2"
484 :     r@ item-type @ print-type-prefix ." ("
485 :     r@ item-in-index r@ item-stack @ 2dup ." (Cell)" stack-read
486 :     ." , " -1 under+ ." (Cell)" stack-read
487 :     ." , " r@ item-name 2@ type
488 :     ." )" cr
489 :     rdrop ;
490 :    
491 :     : same-as-in? ( item -- f )
492 :     \ f is true iff the offset and stack of item is the same as on input
493 :     >r
494 :     r@ item-first @ if
495 :     rdrop false exit
496 :     endif
497 :     r@ item-name 2@ prim prim-items-wordlist @ search-wordlist 0= abort" bug"
498 :     execute @
499 :     dup r@ =
500 :     if \ item first appeared in output
501 :     drop false
502 :     else
503 :     dup item-stack @ r@ item-stack @ =
504 :     swap item-offset @ r@ item-offset @ = and
505 :     endif
506 :     rdrop ;
507 :    
508 :     : item-out-index ( item -- n )
509 : anton 1.4 \ n is the index of item (in the out-effect)
510 : anton 1.1 >r r@ item-stack @ stack-out @ r> item-offset @ - 1- ;
511 :    
512 :     : really-store-single ( item -- )
513 :     >r
514 :     ." vm_"
515 :     r@ item-type @ print-type-prefix ." 2"
516 :     r@ item-stack-type-name type ." ("
517 :     r@ item-name 2@ type ." ,"
518 :     r@ item-out-index r@ item-stack @ stack-write ." );"
519 :     rdrop ;
520 :    
521 : anton 1.4 : store-single { item -- }
522 :     item item-stack @ { stack }
523 :     store-optimization @ in-part @ 0= and item same-as-in? and
524 :     item item-in-index stack state-in stack-reg 0= and \ in in memory?
525 :     item item-out-index stack state-out stack-reg 0= and \ out in memory?
526 :     0= if
527 :     item really-store-single cr
528 :     endif ;
529 : anton 1.1
530 :     : store-double ( item -- )
531 :     \ !! store optimization is not performed, because it is not yet needed
532 :     >r
533 :     ." vm_"
534 :     r@ item-type @ print-type-prefix ." 2two"
535 :     r@ item-stack-type-name type ." ("
536 :     r@ item-name 2@ type ." , "
537 :     r@ item-out-index r@ item-stack @ 2dup stack-write
538 :     ." , " -1 under+ stack-write
539 :     ." )" cr
540 :     rdrop ;
541 :    
542 :     : single ( -- xt1 xt2 n )
543 :     ['] fetch-single ['] store-single 1 ;
544 :    
545 :     : double ( -- xt1 xt2 n )
546 :     ['] fetch-double ['] store-double 2 ;
547 :    
548 :     : s, ( addr u -- )
549 :     \ allocate a string
550 :     here swap dup allot move ;
551 :    
552 :     wordlist constant prefixes
553 :    
554 :     : declare ( addr "name" -- )
555 :     \ remember that there is a stack item at addr called name
556 :     create , ;
557 :    
558 :     : !default ( w addr -- )
559 :     dup @ if
560 :     2drop \ leave nonzero alone
561 :     else
562 :     !
563 :     endif ;
564 :    
565 :     : create-type { addr u xt1 xt2 n stack -- } ( "prefix" -- )
566 :     \ describes a type
567 :     \ addr u specifies the C type name
568 :     \ stack effect entries of the type start with prefix
569 :     create type% %allot >r
570 :     addr u save-mem r@ type-c-name 2!
571 :     xt1 r@ type-fetch !
572 :     xt2 r@ type-store !
573 :     n r@ type-size !
574 :     stack r@ type-stack !
575 :     rdrop ;
576 :    
577 :     : type-prefix ( addr u xt1 xt2 n stack "prefix" -- )
578 :     get-current >r prefixes set-current
579 :     create-type r> set-current
580 :     does> ( item -- )
581 :     \ initialize item
582 :     { item typ }
583 :     typ item item-type !
584 :     typ type-stack @ item item-stack !default
585 :     item item-name 2@ prim prim-items-wordlist @ search-wordlist 0= if
586 :     item item-name 2@ nextname item declare
587 :     item item-first on
588 :     \ typ type-c-name 2@ type space type ." ;" cr
589 :     else
590 :     drop
591 :     item item-first off
592 :     endif ;
593 :    
594 :     : execute-prefix ( item addr1 u1 -- )
595 :     \ execute the word ( item -- ) associated with the longest prefix
596 :     \ of addr1 u1
597 :     0 swap ?do
598 :     dup i prefixes search-wordlist
599 :     if \ ok, we have the type ( item addr1 xt )
600 :     nip execute
601 :     UNLOOP EXIT
602 :     endif
603 :     -1 s+loop
604 :     \ we did not find a type, abort
605 :     false s" unknown prefix" ?print-error ;
606 :    
607 :     : declaration ( item -- )
608 :     dup item-name 2@ execute-prefix ;
609 :    
610 :     : declaration-list ( addr1 addr2 -- )
611 :     ['] declaration map-items ;
612 :    
613 :     : declarations ( -- )
614 :     wordlist dup prim prim-items-wordlist ! set-current
615 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ declaration-list
616 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end @ declaration-list ;
617 :    
618 :     : print-declaration { item -- }
619 :     item item-first @ if
620 :     item item-type @ type-c-name 2@ type space
621 :     item item-name 2@ type ." ;" cr
622 :     endif ;
623 :    
624 :     : print-declarations ( -- )
625 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] print-declaration map-items
626 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end @ ['] print-declaration map-items ;
627 :    
628 :     : stack-prefix ( stack "prefix" -- )
629 :     get-current >r prefixes set-current
630 :     name tuck nextname create ( stack length ) 2,
631 :     r> set-current
632 :     does> ( item -- )
633 :     2@ { item stack prefix-length }
634 :     item item-name 2@ prefix-length /string item item-name 2!
635 :     stack item item-stack !
636 :     item declaration ;
637 :    
638 :     \ types pointed to by stacks for use in combined prims
639 :     \ !! output-c-combined shouldn't use these names!
640 :     : stack-type-name ( addr u "name" -- )
641 :     single 0 create-type ;
642 :    
643 :     wordlist constant type-names \ this is here just to meet the requirement
644 :     \ that a type be a word; it is never used for lookup
645 :    
646 : anton 1.2 : define-type ( addr u -- xt )
647 :     \ define single type with name addr u, without stack
648 :     get-current type-names set-current >r
649 :     2dup nextname stack-type-name
650 :     r> set-current
651 :     latestxt ;
652 :    
653 : anton 1.1 : stack ( "name" "stack-pointer" "type" -- )
654 :     \ define stack
655 :     name { d: stack-name }
656 :     name { d: stack-pointer }
657 :     name { d: stack-type }
658 : anton 1.2 stack-type define-type
659 :     stack-pointer rot >body stack-name nextname make-stack ;
660 : anton 1.1
661 :     stack inst-stream IP Cell
662 :     ' inst-in-index inst-stream stack-in-index-xt !
663 :     ' inst-stream <is> inst-stream-f
664 :     \ !! initialize stack-in and stack-out
665 : anton 1.2
666 :     \ registers
667 :    
668 :     : make-register ( type addr u -- )
669 :     \ define register with type TYPE and name ADDR U.
670 :     nregisters @ max-registers < s" too many registers" ?print-error
671 :     2dup nextname create register% %allot >r
672 :     r@ register-name 2!
673 :     r@ register-type !
674 :     nregisters @ r@ register-number !
675 :     1 nregisters +!
676 :     rdrop ;
677 :    
678 :     : register ( "name" "type" -- )
679 :     \ define register
680 :     name { d: reg-name }
681 :     name { d: reg-type }
682 :     reg-type define-type >body
683 :     reg-name make-register ;
684 :    
685 :     \ stack-states
686 :    
687 :     : stack-state ( a-addr u uoffset "name" -- )
688 :     create ss% %allot >r
689 :     r@ ss-offset !
690 :     r@ ss-registers 2!
691 :     rdrop ;
692 :    
693 :     0 0 0 stack-state default-ss
694 :    
695 :     \ state
696 :    
697 :     : state ( "name" -- )
698 :     \ create a state initialized with default-sss
699 :     create state% %allot state-sss { sss }
700 :     max-stacks 0 ?do
701 :     default-ss sss i th !
702 :     loop ;
703 :    
704 :     : set-ss ( ss stack state -- )
705 :     state-sss swap stack-number @ th ! ;
706 : anton 1.1
707 :     \ offset computation
708 :     \ the leftmost (i.e. deepest) item has offset 0
709 :     \ the rightmost item has the highest offset
710 :    
711 :     : compute-offset { item xt -- }
712 :     \ xt specifies in/out; update stack-in/out and set item-offset
713 :     item item-type @ type-size @
714 :     item item-stack @ xt execute dup @ >r +!
715 :     r> item item-offset ! ;
716 :    
717 :     : compute-offset-in ( addr1 addr2 -- )
718 :     ['] stack-in compute-offset ;
719 :    
720 :     : compute-offset-out ( addr1 addr2 -- )
721 :     ['] stack-out compute-offset ;
722 :    
723 :     : compute-offsets ( -- )
724 :     prim prim-stacks-in max-stacks cells erase
725 :     prim prim-stacks-out max-stacks cells erase
726 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] compute-offset-in map-items
727 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end @ ['] compute-offset-out map-items
728 :     inst-stream stack-out @ 0= s" # can only be on the input side" ?print-error ;
729 :    
730 :     : process-simple ( -- )
731 :     prim prim { W^ key } key cell
732 :     combinations ['] constant insert-wordlist
733 :     declarations compute-offsets
734 :     output @ execute ;
735 :    
736 :     : flush-a-tos { stack -- }
737 :     stack stack-out @ 0<> stack stack-in @ 0= and
738 :     if
739 :     ." IF_" stack stack-pointer 2@ 2dup type ." TOS("
740 :     2dup type 0 stack normal-stack-access0 ." = " type ." TOS);" cr
741 :     endif ;
742 :    
743 :     : flush-tos ( -- )
744 :     ['] flush-a-tos map-stacks1 ;
745 :    
746 :     : fill-a-tos { stack -- }
747 :     stack stack-out @ 0= stack stack-in @ 0<> and
748 :     if
749 :     ." IF_" stack stack-pointer 2@ 2dup type ." TOS("
750 :     2dup type ." TOS = " type 0 stack normal-stack-access0 ." );" cr
751 :     endif ;
752 :    
753 :     : fill-tos ( -- )
754 :     \ !! inst-stream for prefetching?
755 :     ['] fill-a-tos map-stacks1 ;
756 :    
757 :     : fetch ( addr -- )
758 :     dup item-type @ type-fetch @ execute ;
759 :    
760 :     : fetches ( -- )
761 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] fetch map-items ;
762 :    
763 :     : stack-update-transform ( n1 stack -- n2 )
764 :     \ n2 is the number by which the stack pointer should be
765 :     \ incremented to pop n1 items
766 :     stack-access-transform @ dup >r execute
767 :     0 r> execute - ;
768 :    
769 :     : stack-pointer-update { stack -- }
770 :     \ stacks grow downwards
771 :     stack stack-diff
772 :     ?dup-if \ this check is not necessary, gcc would do this for us
773 :     stack inst-stream = if
774 :     ." INC_IP(" 0 .r ." );" cr
775 :     else
776 :     stack stack-pointer 2@ type ." += "
777 :     stack stack-update-transform 0 .r ." ;" cr
778 :     endif
779 :     endif ;
780 :    
781 :     : stack-pointer-updates ( -- )
782 :     ['] stack-pointer-update map-stacks ;
783 :    
784 :     : store ( item -- )
785 :     \ f is true if the item should be stored
786 :     \ f is false if the store is probably not necessary
787 :     dup item-type @ type-store @ execute ;
788 :    
789 :     : stores ( -- )
790 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end @ ['] store map-items ;
791 :    
792 :     : print-debug-arg { item -- }
793 :     ." fputs(" quote space item item-name 2@ type ." =" quote ." , vm_out); "
794 :     ." printarg_" item item-type @ print-type-prefix
795 :     ." (" item item-name 2@ type ." );" cr ;
796 :    
797 :     : print-debug-args ( -- )
798 :     ." #ifdef VM_DEBUG" cr
799 :     ." if (vm_debug) {" cr
800 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] print-debug-arg map-items
801 :     \ ." fputc('\n', vm_out);" cr
802 :     ." }" cr
803 :     ." #endif" cr ;
804 :    
805 :     : print-debug-result { item -- }
806 :     item item-first @ if
807 :     item print-debug-arg
808 :     endif ;
809 :    
810 :     : print-debug-results ( -- )
811 :     cr
812 :     ." #ifdef VM_DEBUG" cr
813 :     ." if (vm_debug) {" cr
814 :     ." fputs(" quote ." -- " quote ." , vm_out); "
815 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end @ ['] print-debug-result map-items
816 :     ." fputc('\n', vm_out);" cr
817 :     ." }" cr
818 :     ." #endif" cr ;
819 :    
820 :     : output-super-end ( -- )
821 :     prim prim-c-code 2@ s" SET_IP" search if
822 :     ." SUPER_END;" cr
823 :     endif
824 :     2drop ;
825 :    
826 :     : output-nextp2 ( -- )
827 :     ." NEXT_P2;" cr ;
828 :    
829 :     variable tail-nextp2 \ xt to execute for printing NEXT_P2 in INST_TAIL
830 :     ' output-nextp2 tail-nextp2 !
831 :    
832 :     : output-label2 ( -- )
833 :     ." LABEL2(" prim prim-c-name 2@ type ." )" cr
834 :     ." NEXT_P2;" cr ;
835 :    
836 :     : output-c-tail1 { xt -- }
837 :     \ the final part of the generated C code, with xt printing LABEL2 or not.
838 :     output-super-end
839 :     print-debug-results
840 :     ." NEXT_P1;" cr
841 :     stores
842 :     fill-tos
843 :     xt execute ;
844 :    
845 :     : output-c-tail1-no-stores { xt -- }
846 :     \ the final part of the generated C code for combinations
847 :     output-super-end
848 :     ." NEXT_P1;" cr
849 :     fill-tos
850 :     xt execute ;
851 :    
852 :     : output-c-tail ( -- )
853 :     tail-nextp2 @ output-c-tail1 ;
854 :    
855 :     : output-c-tail2 ( -- )
856 :     ['] output-label2 output-c-tail1 ;
857 :    
858 :     : output-c-tail-no-stores ( -- )
859 :     tail-nextp2 @ output-c-tail1-no-stores ;
860 :    
861 :     : output-c-tail2-no-stores ( -- )
862 :     ['] output-label2 output-c-tail1-no-stores ;
863 :    
864 :     : type-c-code ( c-addr u xt -- )
865 :     \ like TYPE, but replaces "INST_TAIL;" with tail code produced by xt
866 :     { xt }
867 :     ." {" cr
868 :     ." #line " c-line @ . quote c-filename 2@ type quote cr
869 :     begin ( c-addr1 u1 )
870 :     2dup s" INST_TAIL;" search
871 :     while ( c-addr1 u1 c-addr3 u3 )
872 :     2dup 2>r drop nip over - type
873 :     xt execute
874 :     2r> 10 /string
875 :     \ !! resync #line missing
876 :     repeat
877 :     2drop type
878 :     ." #line " out-nls @ 2 + . quote out-filename 2@ type quote cr
879 :     ." }" cr ;
880 :    
881 :     : print-entry ( -- )
882 :     ." LABEL(" prim prim-c-name 2@ type ." )" ;
883 :    
884 :     : output-c ( -- )
885 :     print-entry ." /* " prim prim-name 2@ type ." ( " prim prim-stack-string 2@ type ." ) */" cr
886 :     ." /* " prim prim-doc 2@ type ." */" cr
887 :     ." NAME(" quote prim prim-name 2@ type quote ." )" cr \ debugging
888 :     ." {" cr
889 :     ." DEF_CA" cr
890 :     print-declarations
891 :     ." NEXT_P0;" cr
892 :     flush-tos
893 :     fetches
894 :     print-debug-args
895 :     stack-pointer-updates
896 :     prim prim-c-code 2@ ['] output-c-tail type-c-code
897 :     output-c-tail2
898 :     ." }" cr
899 :     cr
900 :     ;
901 :    
902 :     : disasm-arg { item -- }
903 :     item item-stack @ inst-stream = if
904 :     ." {" cr
905 :     item print-declaration
906 :     item fetch
907 :     item print-debug-arg
908 :     ." }" cr
909 :     endif ;
910 :    
911 :     : disasm-args ( -- )
912 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] disasm-arg map-items ;
913 :    
914 :     : output-disasm ( -- )
915 :     \ generate code for disassembling VM instructions
916 :     ." if (VM_IS_INST(*ip, " function-number @ 0 .r ." )) {" cr
917 :     ." fputs(" quote prim prim-name 2@ type quote ." , vm_out);" cr
918 :     disasm-args
919 :     ." ip += " inst-stream stack-in @ 1+ 0 .r ." ;" cr
920 :     ." goto _endif_;" cr
921 :     ." }" cr ;
922 :    
923 :     : output-profile ( -- )
924 :     \ generate code for postprocessing the VM block profile stuff
925 :     ." if (VM_IS_INST(*ip, " function-number @ 0 .r ." )) {" cr
926 :     ." add_inst(b, " quote prim prim-name 2@ type quote ." );" cr
927 :     ." ip += " inst-stream stack-in @ 1+ 0 .r ." ;" cr
928 :     prim prim-c-code 2@ s" SET_IP" search nip nip
929 :     prim prim-c-code 2@ s" SUPER_END" search nip nip or if
930 :     ." return;" cr
931 :     else
932 :     ." goto _endif_;" cr
933 :     endif
934 :     ." }" cr ;
935 :    
936 :     : output-profile-part ( p )
937 :     ." add_inst(b, " quote
938 :     prim-name 2@ type
939 :     quote ." );" cr ;
940 :    
941 :     : output-profile-combined ( -- )
942 :     \ generate code for postprocessing the VM block profile stuff
943 :     ." if (VM_IS_INST(*ip, " function-number @ 0 .r ." )) {" cr
944 :     ['] output-profile-part map-combined
945 :     ." ip += " inst-stream stack-in @ 1+ 0 .r ." ;" cr
946 :     combined-prims num-combined @ 1- th @ prim-c-code 2@ s" SET_IP" search nip nip
947 :     combined-prims num-combined @ 1- th @ prim-c-code 2@ s" SUPER_END" search nip nip or if
948 :     ." return;" cr
949 :     else
950 :     ." goto _endif_;" cr
951 :     endif
952 :     ." }" cr ;
953 :    
954 :     : prim-branch? { prim -- f }
955 :     \ true if prim is a branch or super-end
956 :     prim prim-c-code 2@ s" SET_IP" search nip nip 0<> ;
957 :    
958 :     : output-superend ( -- )
959 :     \ output flag specifying whether the current word ends a dynamic superinst
960 :     prim prim-branch?
961 :     prim prim-c-code 2@ s" SUPER_END" search nip nip 0<> or
962 :     prim prim-c-code 2@ s" SUPER_CONTINUE" search nip nip 0= and
963 :     negate 0 .r ." , /* " prim prim-name 2@ type ." */" cr ;
964 :    
965 :     : gen-arg-parm { item -- }
966 :     item item-stack @ inst-stream = if
967 :     ." , " item item-type @ type-c-name 2@ type space
968 :     item item-name 2@ type
969 :     endif ;
970 :    
971 :     : gen-args-parm ( -- )
972 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] gen-arg-parm map-items ;
973 :    
974 :     : gen-arg-gen { item -- }
975 :     item item-stack @ inst-stream = if
976 :     ." genarg_" item item-type @ print-type-prefix
977 :     ." (ctp, " item item-name 2@ type ." );" cr
978 :     endif ;
979 :    
980 :     : gen-args-gen ( -- )
981 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end @ ['] gen-arg-gen map-items ;
982 :    
983 :     : output-gen ( -- )
984 :     \ generate C code for generating VM instructions
985 :     ." void gen_" prim prim-c-name 2@ type ." (Inst **ctp" gen-args-parm ." )" cr
986 :     ." {" cr
987 :     ." gen_inst(ctp, vm_prim[" function-number @ 0 .r ." ]);" cr
988 :     gen-args-gen
989 :     ." }" cr ;
990 :    
991 :     : stack-used? { stack -- f }
992 :     stack stack-in @ stack stack-out @ or 0<> ;
993 :    
994 :     : output-funclabel ( -- )
995 :     ." &I_" prim prim-c-name 2@ type ." ," cr ;
996 :    
997 :     : output-forthname ( -- )
998 :     '" emit prim prim-name 2@ type '" emit ." ," cr ;
999 :    
1000 :     \ : output-c-func ( -- )
1001 :     \ \ used for word libraries
1002 :     \ ." Cell * I_" prim prim-c-name 2@ type ." (Cell *SP, Cell **FP) /* " prim prim-name 2@ type
1003 :     \ ." ( " prim prim-stack-string 2@ type ." ) */" cr
1004 :     \ ." /* " prim prim-doc 2@ type ." */" cr
1005 :     \ ." NAME(" quote prim prim-name 2@ type quote ." )" cr
1006 :     \ \ debugging
1007 :     \ ." {" cr
1008 :     \ print-declarations
1009 :     \ \ !! don't know what to do about that
1010 :     \ inst-stream stack-used? IF ." Cell *ip=IP;" cr THEN
1011 :     \ data-stack stack-used? IF ." Cell *sp=SP;" cr THEN
1012 :     \ fp-stack stack-used? IF ." Cell *fp=*FP;" cr THEN
1013 :     \ return-stack stack-used? IF ." Cell *rp=*RP;" cr THEN
1014 :     \ flush-tos
1015 :     \ fetches
1016 :     \ stack-pointer-updates
1017 :     \ fp-stack stack-used? IF ." *FP=fp;" cr THEN
1018 :     \ ." {" cr
1019 :     \ ." #line " c-line @ . quote c-filename 2@ type quote cr
1020 :     \ prim prim-c-code 2@ type
1021 :     \ ." }" cr
1022 :     \ stores
1023 :     \ fill-tos
1024 :     \ ." return (sp);" cr
1025 :     \ ." }" cr
1026 :     \ cr ;
1027 :    
1028 :     : output-label ( -- )
1029 :     ." INST_ADDR(" prim prim-c-name 2@ type ." )," cr ;
1030 :    
1031 :     : output-alias ( -- )
1032 :     ( primitive-number @ . ." alias " ) ." Primitive " prim prim-name 2@ type cr ;
1033 :    
1034 :     : output-c-prim-num ( -- )
1035 :     ." N_" prim prim-c-name 2@ type ." ," cr ;
1036 :    
1037 :     : output-forth ( -- )
1038 :     prim prim-forth-code @ 0=
1039 :     IF \ output-alias
1040 :     \ this is bad for ec: an alias is compiled if tho word does not exist!
1041 :     \ JAW
1042 :     ELSE ." : " prim prim-name 2@ type ." ( "
1043 :     prim prim-stack-string 2@ type ." )" cr
1044 :     prim prim-forth-code 2@ type cr
1045 :     THEN ;
1046 :    
1047 :     : output-tag-file ( -- )
1048 :     name-filename 2@ last-name-filename 2@ compare if
1049 :     name-filename 2@ last-name-filename 2!
1050 :     #ff emit cr
1051 :     name-filename 2@ type
1052 :     ." ,0" cr
1053 :     endif ;
1054 :    
1055 :     : output-tag ( -- )
1056 :     output-tag-file
1057 :     prim prim-name 2@ 1+ type
1058 :     127 emit
1059 :     space prim prim-name 2@ type space
1060 :     1 emit
1061 :     name-line @ 0 .r
1062 :     ." ,0" cr ;
1063 :    
1064 :     : output-vi-tag ( -- )
1065 :     name-filename 2@ type #tab emit
1066 :     prim prim-name 2@ type #tab emit
1067 :     ." /^" prim prim-name 2@ type ." *(/" cr ;
1068 :    
1069 :     [IFDEF] documentation
1070 :     : register-doc ( -- )
1071 :     prim prim-name 2@ documentation ['] create insert-wordlist
1072 :     prim prim-name 2@ 2,
1073 :     prim prim-stack-string 2@ condition-stack-effect 2,
1074 :     prim prim-wordset 2@ 2,
1075 :     prim prim-c-name 2@ condition-pronounciation 2,
1076 :     prim prim-doc 2@ 2, ;
1077 :     [THEN]
1078 :    
1079 :    
1080 :     \ combining instructions
1081 :    
1082 :     \ The input should look like this:
1083 :    
1084 :     \ lit_+ = lit +
1085 :    
1086 :     \ The output should look like this:
1087 :    
1088 :     \ I_lit_+:
1089 :     \ {
1090 :     \ DEF_CA
1091 :     \ Cell _x_ip0;
1092 :     \ Cell _x_sp0;
1093 :     \ Cell _x_sp1;
1094 :     \ NEXT_P0;
1095 :     \ _x_ip0 = (Cell) IPTOS;
1096 :     \ _x_sp0 = (Cell) spTOS;
1097 :     \ INC_IP(1);
1098 :     \ /* sp += 0; */
1099 :     \ /* lit ( #w -- w ) */
1100 :     \ /* */
1101 :     \ NAME("lit")
1102 :     \ {
1103 :     \ Cell w;
1104 :     \ w = (Cell) _x_ip0;
1105 :     \ #ifdef VM_DEBUG
1106 :     \ if (vm_debug) {
1107 :     \ fputs(" w=", vm_out); printarg_w (w);
1108 :     \ fputc('\n', vm_out);
1109 :     \ }
1110 :     \ #endif
1111 :     \ {
1112 :     \ #line 136 "./prim"
1113 :     \ }
1114 :     \ _x_sp1 = (Cell)w;
1115 :     \ }
1116 :     \ I_plus: /* + ( n1 n2 -- n ) */
1117 :     \ /* */
1118 :     \ NAME("+")
1119 :     \ {
1120 :     \ DEF_CA
1121 :     \ Cell n1;
1122 :     \ Cell n2;
1123 :     \ Cell n;
1124 :     \ NEXT_P0;
1125 :     \ n1 = (Cell) _x_sp0;
1126 :     \ n2 = (Cell) _x_sp1;
1127 :     \ #ifdef VM_DEBUG
1128 :     \ if (vm_debug) {
1129 :     \ fputs(" n1=", vm_out); printarg_n (n1);
1130 :     \ fputs(" n2=", vm_out); printarg_n (n2);
1131 :     \ fputc('\n', vm_out);
1132 :     \ }
1133 :     \ #endif
1134 :     \ {
1135 :     \ #line 516 "./prim"
1136 :     \ n = n1+n2;
1137 :     \ }
1138 :     \ _x_sp0 = (Cell)n;
1139 :     \ }
1140 :     \ NEXT_P1;
1141 :     \ spTOS = (Cell)_x_sp0;
1142 :     \ NEXT_P2;
1143 :    
1144 :     : init-combined ( -- )
1145 :     prim to combined
1146 :     0 num-combined !
1147 :     current-depth max-stacks cells erase
1148 :     include-skipped-insts @ current-depth 0 th !
1149 :     max-depth max-stacks cells erase
1150 :     min-depth max-stacks cells erase
1151 :     prim prim-effect-in prim prim-effect-in-end !
1152 :     prim prim-effect-out prim prim-effect-out-end ! ;
1153 :    
1154 :     : max! ( n addr -- )
1155 :     tuck @ max swap ! ;
1156 :    
1157 :     : min! ( n addr -- )
1158 :     tuck @ min swap ! ;
1159 :    
1160 :     : inst-stream-adjustment ( nstack -- n )
1161 :     \ number of stack items to add for each part
1162 :     0= include-skipped-insts @ and negate ;
1163 :    
1164 :     : add-depths { p -- }
1165 :     \ combine stack effect of p with *-depths
1166 :     max-stacks 0 ?do
1167 :     current-depth i th @
1168 :     p prim-stacks-in i th @ + i inst-stream-adjustment +
1169 :     dup max-depth i th max!
1170 :     p prim-stacks-out i th @ -
1171 :     dup min-depth i th min!
1172 :     current-depth i th !
1173 :     loop ;
1174 :    
1175 :     : copy-maxdepths ( n -- )
1176 :     max-depth max-depths rot max-stacks * th max-stacks cells move ;
1177 :    
1178 :     : add-prim ( addr u -- )
1179 :     \ add primitive given by "addr u" to combined-prims
1180 :     primitives search-wordlist s" unknown primitive" ?print-error
1181 :     execute { p }
1182 :     p combined-prims num-combined @ th !
1183 :     num-combined @ copy-maxdepths
1184 :     1 num-combined +!
1185 :     p add-depths
1186 :     num-combined @ copy-maxdepths ;
1187 :    
1188 :     : compute-effects { q -- }
1189 :     \ compute the stack effects of q from the depths
1190 :     max-stacks 0 ?do
1191 :     max-depth i th @ dup
1192 :     q prim-stacks-in i th !
1193 :     current-depth i th @ -
1194 :     q prim-stacks-out i th !
1195 :     loop ;
1196 :    
1197 :     : make-effect-items { stack# items effect-endp -- }
1198 :     \ effect-endp points to a pointer to the end of the current item-array
1199 :     \ and has to be updated
1200 :     stacks stack# th @ { stack }
1201 :     items 0 +do
1202 :     effect-endp @ { item }
1203 :     i 0 <# #s stack stack-pointer 2@ holds [char] _ hold #> save-mem
1204 :     item item-name 2!
1205 :     stack item item-stack !
1206 :     stack stack-type @ item item-type !
1207 :     i item item-offset !
1208 :     item item-first on
1209 :     item% %size effect-endp +!
1210 :     loop ;
1211 :    
1212 :     : init-effects { q -- }
1213 :     \ initialize effects field for FETCHES and STORES
1214 :     max-stacks 0 ?do
1215 :     i q prim-stacks-in i th @ q prim-effect-in-end make-effect-items
1216 :     i q prim-stacks-out i th @ q prim-effect-out-end make-effect-items
1217 :     loop ;
1218 :    
1219 :     : compute-stack-max-back-depths ( stack -- )
1220 :     stack-number @ { stack# }
1221 :     current-depth stack# th @ dup
1222 :     dup stack# num-combined @ s-c-max-back-depth !
1223 :     -1 num-combined @ 1- -do ( max-depth current-depth )
1224 :     combined-prims i th @ { p }
1225 :     p prim-stacks-out stack# th @ +
1226 :     dup >r max r>
1227 :     over stack# i s-c-max-back-depth !
1228 :     p prim-stacks-in stack# th @ -
1229 :     stack# inst-stream-adjustment -
1230 :     1 -loop
1231 :     assert( dup stack# inst-stream-adjustment negate = )
1232 :     assert( over max-depth stack# th @ = )
1233 :     2drop ;
1234 :    
1235 :     : compute-max-back-depths ( -- )
1236 :     \ compute max-back-depths.
1237 :     \ assumes that current-depths is correct for the end of the combination
1238 :     ['] compute-stack-max-back-depths map-stacks ;
1239 :    
1240 :     : process-combined ( -- )
1241 :     combined combined-prims num-combined @ cells
1242 :     combinations ['] constant insert-wordlist
1243 :     combined-prims num-combined @ 1- th ( last-part )
1244 :     @ prim-c-code 2@ prim prim-c-code 2! \ used by output-super-end
1245 :     prim compute-effects
1246 :     prim init-effects
1247 :     compute-max-back-depths
1248 :     output-combined perform ;
1249 :    
1250 :     \ C output
1251 :    
1252 :     : print-item { n stack -- }
1253 :     \ print nth stack item name
1254 :     stack stack-type @ type-c-name 2@ type space
1255 :     ." MAYBE_UNUSED _" stack stack-pointer 2@ type n 0 .r ;
1256 :    
1257 :     : print-declarations-combined ( -- )
1258 :     max-stacks 0 ?do
1259 :     max-depth i th @ min-depth i th @ - 0 +do
1260 :     i stacks j th @ print-item ." ;" cr
1261 :     loop
1262 :     loop ;
1263 :    
1264 :     : part-fetches ( -- )
1265 :     fetches ;
1266 :    
1267 :     : part-output-c-tail ( -- )
1268 :     print-debug-results
1269 :     stores ;
1270 :    
1271 :     : output-combined-tail ( -- )
1272 :     part-output-c-tail
1273 :     in-part @ >r in-part off
1274 :     combined ['] output-c-tail-no-stores prim-context
1275 :     r> in-part ! ;
1276 :    
1277 :     : part-stack-pointer-updates ( -- )
1278 :     next-stack-number @ 0 +do
1279 :     i part-num @ 1+ s-c-max-depth @ dup
1280 :     i num-combined @ s-c-max-depth @ = \ final depth
1281 :     swap i part-num @ s-c-max-depth @ <> \ just reached now
1282 :     part-num @ 0= \ first part
1283 :     or and if
1284 :     stacks i th @ stack-pointer-update
1285 :     endif
1286 :     loop ;
1287 :    
1288 :     : output-part ( p -- )
1289 :     to prim
1290 :     ." /* " prim prim-name 2@ type ." ( " prim prim-stack-string 2@ type ." ) */" cr
1291 :     ." NAME(" quote prim prim-name 2@ type quote ." )" cr \ debugging
1292 :     ." {" cr
1293 :     print-declarations
1294 :     part-fetches
1295 :     print-debug-args
1296 :     combined ['] part-stack-pointer-updates prim-context
1297 :     1 part-num +!
1298 :     prim add-depths \ !! right place?
1299 :     prim prim-c-code 2@ ['] output-combined-tail type-c-code
1300 :     part-output-c-tail
1301 :     ." }" cr ;
1302 :    
1303 :     : output-parts ( -- )
1304 :     prim >r in-part on
1305 :     current-depth max-stacks cells erase
1306 :     0 part-num !
1307 :     ['] output-part map-combined
1308 :     in-part off
1309 :     r> to prim ;
1310 :    
1311 :     : output-c-combined ( -- )
1312 :     print-entry cr
1313 :     \ debugging messages just in parts
1314 :     ." {" cr
1315 :     ." DEF_CA" cr
1316 :     print-declarations-combined
1317 :     ." NEXT_P0;" cr
1318 :     flush-tos
1319 :     \ fetches \ now in parts
1320 :     \ print-debug-args
1321 :     \ stack-pointer-updates now in parts
1322 :     output-parts
1323 :     output-c-tail2-no-stores
1324 :     ." }" cr
1325 :     cr ;
1326 :    
1327 :     : output-forth-combined ( -- )
1328 :     ;
1329 :    
1330 :    
1331 :     \ peephole optimization rules
1332 :    
1333 :     \ data for a simple peephole optimizer that always tries to combine
1334 :     \ the currently compiled instruction with the last one.
1335 :    
1336 :     \ in order for this to work as intended, shorter combinations for each
1337 :     \ length must be present, and the longer combinations must follow
1338 :     \ shorter ones (this restriction may go away in the future).
1339 :    
1340 :     : output-peephole ( -- )
1341 :     combined-prims num-combined @ 1- cells combinations search-wordlist
1342 :     s" the prefix for this superinstruction must be defined earlier" ?print-error
1343 :     ." {"
1344 :     execute prim-num @ 5 .r ." ,"
1345 :     combined-prims num-combined @ 1- th @ prim-num @ 5 .r ." ,"
1346 :     combined prim-num @ 5 .r ." }, /* "
1347 :     combined prim-c-name 2@ type ." */"
1348 :     cr ;
1349 :    
1350 :    
1351 :     \ cost and superinstruction data for a sophisticated combiner (e.g.,
1352 :     \ shortest path)
1353 :    
1354 :     \ This is intended as initializer for a structure like this
1355 :    
1356 :     \ struct cost {
1357 :     \ int loads; /* number of stack loads */
1358 :     \ int stores; /* number of stack stores */
1359 :     \ int updates; /* number of stack pointer updates */
1360 :     \ int offset; /* offset into super2 table */
1361 :     \ int length; /* number of components */
1362 :     \ };
1363 :    
1364 :     \ How do you know which primitive or combined instruction this
1365 :     \ structure refers to? By the order of cost structures, as in most
1366 :     \ other cases.
1367 :    
1368 :     : super2-length ( -- n )
1369 :     combined if
1370 :     num-combined @
1371 :     else
1372 :     1
1373 :     endif ;
1374 :    
1375 :     : compute-costs { p -- nloads nstores nupdates }
1376 :     \ compute the number of loads, stores, and stack pointer updates
1377 :     \ of a primitive or combined instruction; does not take TOS
1378 :     \ caching into account
1379 :     0 max-stacks 0 +do
1380 :     p prim-stacks-in i th @ +
1381 :     loop
1382 :     super2-length 1- - \ don't count instruction fetches of subsumed insts
1383 :     0 max-stacks 0 +do
1384 :     p prim-stacks-out i th @ +
1385 :     loop
1386 :     0 max-stacks 1 +do \ don't count ip updates, therefore "1 +do"
1387 :     p prim-stacks-in i th @ p prim-stacks-out i th @ <> -
1388 :     loop ;
1389 :    
1390 :     : output-num-part ( p -- )
1391 :     ." N_" prim-c-name 2@ type ." ," ;
1392 :     \ prim-num @ 4 .r ." ," ;
1393 :    
1394 :     : output-name-comment ( -- )
1395 :     ." /* " prim prim-name 2@ type ." */" ;
1396 :    
1397 :     variable offset-super2 0 offset-super2 ! \ offset into the super2 table
1398 :    
1399 :     : output-costs-prefix ( -- )
1400 :     ." {" prim compute-costs
1401 :     rot 2 .r ." ," swap 2 .r ." ," 2 .r ." , "
1402 :     prim prim-branch? negate . ." ," ;
1403 :    
1404 :     : output-costs-gforth-simple ( -- )
1405 :     output-costs-prefix
1406 :     prim output-num-part
1407 :     1 2 .r ." },"
1408 :     output-name-comment
1409 :     cr ;
1410 :    
1411 :     : output-costs-gforth-combined ( -- )
1412 :     output-costs-prefix
1413 :     ." N_START_SUPER+" offset-super2 @ 5 .r ." ,"
1414 :     super2-length dup 2 .r ." }," offset-super2 +!
1415 :     output-name-comment
1416 :     cr ;
1417 :    
1418 :     : output-costs ( -- )
1419 :     \ description of superinstructions and simple instructions
1420 :     ." {" prim compute-costs
1421 :     rot 2 .r ." ," swap 2 .r ." ," 2 .r ." ,"
1422 :     offset-super2 @ 5 .r ." ,"
1423 :     super2-length dup 2 .r ." }," offset-super2 +!
1424 :     output-name-comment
1425 :     cr ;
1426 :    
1427 :     : output-super2 ( -- )
1428 :     \ table of superinstructions without requirement for existing prefixes
1429 :     combined if
1430 :     ['] output-num-part map-combined
1431 :     else
1432 :     prim output-num-part
1433 :     endif
1434 :     output-name-comment
1435 :     cr ;
1436 :    
1437 :     \ the parser
1438 :    
1439 :     eof-char max-member \ the whole character set + EOF
1440 :    
1441 :     : getinput ( -- n )
1442 :     rawinput @ endrawinput @ =
1443 :     if
1444 :     eof-char
1445 :     else
1446 :     cookedinput @ c@
1447 :     endif ;
1448 :    
1449 :     :noname ( n -- )
1450 :     dup bl > if
1451 :     emit space
1452 :     else
1453 :     .
1454 :     endif ;
1455 :     print-token !
1456 :    
1457 :     : testchar? ( set -- f )
1458 :     getinput member? ;
1459 :     ' testchar? test-vector !
1460 :    
1461 :     : checksynclines ( -- )
1462 :     \ when input points to a newline, check if the next line is a
1463 :     \ sync line. If it is, perform the appropriate actions.
1464 :     rawinput @ begin >r
1465 :     s" #line " r@ over compare if
1466 :     rdrop 1 line +! EXIT
1467 :     endif
1468 :     0. r> 6 chars + 20 >number drop >r drop line ! r> ( c-addr )
1469 :     dup c@ bl = if
1470 :     char+ dup c@ [char] " <> 0= s" sync line syntax" ?print-error
1471 :     char+ dup 100 [char] " scan drop swap 2dup - save-mem filename 2!
1472 :     char+
1473 :     endif
1474 :     dup c@ nl-char <> 0= s" sync line syntax" ?print-error
1475 :     skipsynclines @ if
1476 :     char+ dup rawinput !
1477 :     rawinput @ c@ cookedinput @ c!
1478 :     endif
1479 :     again ;
1480 :    
1481 :     : ?nextchar ( f -- )
1482 :     s" syntax error, wrong char" ?print-error
1483 :     rawinput @ endrawinput @ <> if
1484 :     rawinput @ c@
1485 :     1 chars rawinput +!
1486 :     1 chars cookedinput +!
1487 :     nl-char = if
1488 :     checksynclines
1489 :     rawinput @ line-start !
1490 :     endif
1491 :     rawinput @ c@
1492 :     cookedinput @ c!
1493 :     endif ;
1494 :    
1495 :     : charclass ( set "name" -- )
1496 :     ['] ?nextchar terminal ;
1497 :    
1498 :     : .. ( c1 c2 -- set )
1499 :     ( creates a set that includes the characters c, c1<=c<=c2 )
1500 :     empty copy-set
1501 :     swap 1+ rot do
1502 :     i over add-member
1503 :     loop ;
1504 :    
1505 :     : ` ( -- terminal ) ( use: ` c )
1506 :     ( creates anonymous terminal for the character c )
1507 :     char singleton ['] ?nextchar make-terminal ;
1508 :    
1509 :     char a char z .. char A char Z .. union char _ singleton union charclass letter
1510 :     char 0 char 9 .. charclass digit
1511 :     bl singleton tab-char over add-member charclass white
1512 :     nl-char singleton eof-char over add-member complement charclass nonl
1513 :     nl-char singleton eof-char over add-member
1514 :     char : over add-member complement charclass nocolonnl
1515 :     nl-char singleton eof-char over add-member
1516 :     char } over add-member complement charclass nobracenl
1517 :     bl 1+ maxchar .. char \ singleton complement intersection
1518 :     charclass nowhitebq
1519 :     bl 1+ maxchar .. charclass nowhite
1520 :     char " singleton eof-char over add-member complement charclass noquote
1521 :     nl-char singleton charclass nl
1522 :     eof-char singleton charclass eof
1523 :     nl-char singleton eof-char over add-member charclass nleof
1524 :    
1525 :     (( letter (( letter || digit )) **
1526 :     )) <- c-ident ( -- )
1527 :    
1528 :     (( ` # ?? (( letter || digit || ` : )) ++
1529 :     )) <- stack-ident ( -- )
1530 :    
1531 :     (( nowhitebq nowhite ** ))
1532 :     <- forth-ident ( -- )
1533 :    
1534 :     Variable forth-flag
1535 :     Variable c-flag
1536 :    
1537 :     (( (( ` e || ` E )) {{ start }} nonl **
1538 :     {{ end evaluate }}
1539 :     )) <- eval-comment ( ... -- ... )
1540 :    
1541 :     (( (( ` f || ` F )) {{ start }} nonl **
1542 :     {{ end forth-flag @ IF type cr ELSE 2drop THEN }}
1543 :     )) <- forth-comment ( -- )
1544 :    
1545 :     (( (( ` c || ` C )) {{ start }} nonl **
1546 :     {{ end c-flag @ IF type cr ELSE 2drop THEN }}
1547 :     )) <- c-comment ( -- )
1548 :    
1549 :     (( ` - nonl ** {{
1550 :     forth-flag @ IF forth-fdiff ." [ELSE]" cr THEN
1551 :     c-flag @ IF
1552 :     function-diff
1553 :     ." #else /* " function-number @ 0 .r ." */" cr THEN }}
1554 :     )) <- else-comment
1555 :    
1556 :     (( ` + {{ start }} nonl ** {{ end
1557 :     dup
1558 :     IF c-flag @
1559 :     IF
1560 :     function-diff
1561 :     ." #ifdef HAS_" bounds ?DO I c@ toupper emit LOOP cr
1562 :     THEN
1563 :     forth-flag @
1564 :     IF forth-fdiff ." has? " type ." [IF]" cr THEN
1565 :     ELSE 2drop
1566 :     c-flag @ IF
1567 :     function-diff ." #endif" cr THEN
1568 :     forth-flag @ IF forth-fdiff ." [THEN]" cr THEN
1569 :     THEN }}
1570 :     )) <- if-comment
1571 :    
1572 :     (( (( ` g || ` G )) {{ start }} nonl **
1573 :     {{ end
1574 :     forth-flag @ IF forth-fdiff ." group " type cr THEN
1575 :     c-flag @ IF function-diff
1576 :     ." GROUP(" type ." , " function-number @ 0 .r ." )" cr THEN }}
1577 :     )) <- group-comment
1578 :    
1579 :     (( (( eval-comment || forth-comment || c-comment || else-comment || if-comment || group-comment )) ?? nonl ** )) <- comment-body
1580 :    
1581 :     (( ` \ comment-body nleof )) <- comment ( -- )
1582 :    
1583 :     (( {{ start }} stack-ident {{ end 2 pick init-item item% %size + }} white ** )) **
1584 :     <- stack-items
1585 :    
1586 :     (( {{ prim prim-effect-in }} stack-items {{ prim prim-effect-in-end ! }}
1587 :     ` - ` - white **
1588 :     {{ prim prim-effect-out }} stack-items {{ prim prim-effect-out-end ! }}
1589 :     )) <- stack-effect ( -- )
1590 :    
1591 :     (( {{ prim create-prim }}
1592 :     ` ( white ** {{ start }} stack-effect {{ end prim prim-stack-string 2! }} ` ) white **
1593 :     (( {{ start }} forth-ident {{ end prim prim-wordset 2! }} white **
1594 :     (( {{ start }} c-ident {{ end prim prim-c-name 2! }} )) ??
1595 :     )) ?? nleof
1596 :     (( ` " ` " {{ start }} (( noquote ++ ` " )) ++ {{ end 1- prim prim-doc 2! }} ` " white ** nleof )) ??
1597 :     {{ skipsynclines off line @ c-line ! filename 2@ c-filename 2! start }}
1598 :     (( (( ` { nonl ** nleof (( (( nobracenl {{ line @ drop }} nonl ** )) ?? nleof )) ** ` } white ** nleof white ** ))
1599 :     || (( nocolonnl nonl ** nleof white ** )) ** ))
1600 :     {{ end prim prim-c-code 2! skipsynclines on }}
1601 :     (( ` : white ** nleof
1602 :     {{ start }} (( nonl ++ nleof white ** )) ++ {{ end prim prim-forth-code 2! }}
1603 :     )) ?? {{ process-simple }}
1604 :     nleof
1605 :     )) <- simple-primitive ( -- )
1606 :    
1607 :     (( {{ init-combined }}
1608 :     ` = white ** (( {{ start }} forth-ident {{ end add-prim }} white ** )) ++
1609 :     nleof {{ process-combined }}
1610 :     )) <- combined-primitive
1611 :    
1612 :     (( {{ make-prim to prim 0 to combined
1613 :     line @ name-line ! filename 2@ name-filename 2!
1614 :     function-number @ prim prim-num !
1615 :     start }} [ifdef] vmgen c-ident [else] forth-ident [then] {{ end
1616 :     2dup prim prim-name 2! prim prim-c-name 2! }} white **
1617 :     (( ` / white ** {{ start }} c-ident {{ end prim prim-c-name 2! }} white ** )) ??
1618 :     (( simple-primitive || combined-primitive ))
1619 :     {{ 1 function-number +! }}
1620 :     )) <- primitive ( -- )
1621 :    
1622 :     (( (( comment || primitive || nl white ** )) ** eof ))
1623 :     parser primitives2something
1624 :     warnings @ [IF]
1625 :     .( parser generated ok ) cr
1626 :     [THEN]
1627 :    
1628 :    
1629 :     \ run with gforth-0.5.0 (slurp-file is missing)
1630 :     [IFUNDEF] slurp-file
1631 :     : slurp-file ( c-addr1 u1 -- c-addr2 u2 )
1632 :     \ c-addr1 u1 is the filename, c-addr2 u2 is the file's contents
1633 :     r/o bin open-file throw >r
1634 :     r@ file-size throw abort" file too large"
1635 :     dup allocate throw swap
1636 :     2dup r@ read-file throw over <> abort" could not read whole file"
1637 :     r> close-file throw ;
1638 :     [THEN]
1639 :    
1640 :     : primfilter ( addr u -- )
1641 :     \ process the string at addr u
1642 :     over dup rawinput ! dup line-start ! cookedinput !
1643 :     + endrawinput !
1644 :     checksynclines
1645 :     primitives2something ;
1646 :    
1647 :     : unixify ( c-addr u1 -- c-addr u2 )
1648 :     \ delete crs from the string
1649 :     bounds tuck tuck ?do ( c-addr1 )
1650 :     i c@ dup #cr <> if
1651 :     over c! char+
1652 :     else
1653 :     drop
1654 :     endif
1655 :     loop
1656 :     over - ;
1657 :    
1658 :     : process-file ( addr u xt-simple x-combined -- )
1659 :     output-combined ! output !
1660 :     save-mem 2dup filename 2!
1661 :     slurp-file unixify
1662 :     warnings @ if
1663 :     ." ------------ CUT HERE -------------" cr endif
1664 :     primfilter ;
1665 :    
1666 :     \ : process ( xt -- )
1667 :     \ bl word count rot
1668 :     \ process-file ;

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