[gforth] / gforth / prims2x.fs  

gforth: gforth/prims2x.fs


1 : anton 1.1 \ This is not very nice (hard limits, no checking, assumes 1 chars = 1)
2 :    
3 :     \ Optimizations:
4 :     \ superfluous stores are removed. GCC removes the superfluous loads by itself
5 :     \ TOS and FTOS can be kept in register( variable)s.
6 :     \
7 :     \ Problems:
8 :     \ The TOS optimization is somewhat hairy. The problems by example:
9 :     \ 1) dup ( w -- w w ): w=TOS; sp-=1; sp[1]=w; TOS=w;
10 :     \ The store is not superfluous although the earlier opt. would think so
11 :     \ Alternatively: sp[0]=TOS; w=TOS; sp-=1; TOS=w;
12 :     \ 2) ( -- .. ): sp[0] = TOS; ... /* This additional store is necessary */
13 :     \ 3) ( .. -- ): ... TOS = sp[0]; /* as well as this load */
14 :     \ 4) ( -- ): /* but here they are unnecessary */
15 :     \ 5) Words that call NEXT themselves have to be done very carefully.
16 :     \
17 :     \ To do:
18 : pazsan 1.8 \ add the store optimization for doubles
19 : anton 1.1 \ regarding problem 1 above: It would be better (for over) to implement
20 :     \ the alternative
21 :    
22 : pazsan 1.3 warnings off
23 :    
24 : pazsan 1.11 [IFUNDEF] vocabulary include search-order.fs [THEN]
25 :     [IFUNDEF] environment? include environ.fs [THEN]
26 : anton 1.1 include gray.fs
27 :    
28 :     100 constant max-effect \ number of things on one side of a stack effect
29 :     4096 constant batch-size \ no meaning, just make sure it's >0
30 :     255 constant maxchar
31 :     maxchar 1+ constant eof-char
32 :     9 constant tab-char
33 :     10 constant nl-char
34 :    
35 :     : read-whole-file ( c-addr1 file-id -- c-addr2 )
36 :     \ reads the contents of the file file-id puts it into memory at c-addr1
37 :     \ c-addr2 is the first address after the file block
38 :     begin ( c-addr file-id )
39 :     2dup batch-size swap read-file
40 :     if
41 : pazsan 1.8 true abort" I/O error"
42 : anton 1.1 endif
43 :     ( c-addr file-id actual-size ) rot over + -rot
44 :     batch-size <>
45 :     until
46 :     drop ;
47 :    
48 :     variable input \ pointer to next character to be parsed
49 :     variable endinput \ pointer to the end of the input (the char after the last)
50 :    
51 :     : start ( -- addr )
52 :     input @ ;
53 :    
54 :     : end ( addr -- addr u )
55 :     input @ over - ;
56 :    
57 :     variable output \ xt ( -- ) of output word
58 :    
59 :     : printprim ( -- )
60 :     output @ execute ;
61 :    
62 :     : field
63 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
64 :     does> ( addr1 -- addr2 )
65 :     @ + ;
66 :    
67 :     : const-field
68 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
69 :     does> ( addr -- w )
70 :     @ + @ ;
71 :    
72 :     struct
73 :     2 cells field item-name
74 :     cell field item-d-offset
75 :     cell field item-f-offset
76 :     cell field item-type
77 :     constant item-descr
78 :    
79 :     2variable forth-name
80 :     2variable wordset
81 :     2variable c-name
82 :     2variable doc
83 :     2variable c-code
84 :     2variable forth-code
85 :     2variable stack-string
86 :     create effect-in max-effect item-descr * allot
87 :     create effect-out max-effect item-descr * allot
88 :     variable effect-in-end ( pointer )
89 :     variable effect-out-end ( pointer )
90 :     2variable effect-in-size
91 :     2variable effect-out-size
92 :    
93 : pazsan 1.14 variable primitive-number -10 primitive-number !
94 : anton 1.1
95 :     \ for several reasons stack items of a word are stored in a wordlist
96 :     \ since neither forget nor marker are implemented yet, we make a new
97 :     \ wordlist for every word and store it in the variable items
98 :     variable items
99 :    
100 :     \ a few more set ops
101 :    
102 :     : bit-equivalent ( w1 w2 -- w3 )
103 :     xor invert ;
104 :    
105 :     : complement ( set1 -- set2 )
106 :     empty ['] bit-equivalent binary-set-operation ;
107 :    
108 :     \ the parser
109 :    
110 :     eof-char max-member \ the whole character set + EOF
111 :    
112 :     : getinput ( -- n )
113 :     input @
114 :     dup endinput @ =
115 :     if
116 :     drop eof-char
117 :     else
118 :     c@
119 :     endif ;
120 :    
121 :     :noname ( n -- )
122 :     dup bl > if
123 :     emit space
124 :     else
125 :     .
126 :     endif ;
127 :     print-token !
128 :    
129 :     : testchar? ( set -- f )
130 :     getinput member? ;
131 :     ' testchar? test-vector !
132 :    
133 :     : ?nextchar ( f -- )
134 :     ?not? if
135 :     ." syntax error" cr
136 :     getinput . cr
137 :     input @ endinput @ over - 100 min type cr
138 :     abort
139 :     endif
140 :     input @ endinput @ <> if
141 :     1 input +!
142 :     endif ;
143 :    
144 :     : charclass ( set "name" -- )
145 :     ['] ?nextchar terminal ;
146 :    
147 :     : .. ( c1 c2 -- set )
148 :     ( creates a set that includes the characters c, c1<=c<=c2 )
149 :     empty copy-set
150 :     swap 1+ rot do
151 :     i over add-member
152 :     loop ;
153 :    
154 :     : ` ( -- terminal ) ( use: ` c )
155 :     ( creates anonymous terminal for the character c )
156 :     [compile] ascii singleton ['] ?nextchar make-terminal ;
157 :    
158 :     char a char z .. char A char Z .. union char _ singleton union charclass letter
159 :     char 0 char 9 .. charclass digit
160 :     bl singleton charclass blank
161 :     tab-char singleton charclass tab
162 :     nl-char singleton eof-char over add-member complement charclass nonl
163 :     nl-char singleton eof-char over add-member char : over add-member complement charclass nocolonnl
164 :     bl 1+ maxchar .. charclass nowhite
165 :     char " singleton eof-char over add-member complement charclass noquote
166 :     nl-char singleton charclass nl
167 :     eof-char singleton charclass eof
168 :    
169 :    
170 :     (( letter (( letter || digit )) **
171 :     )) <- c-name ( -- )
172 :    
173 :     nowhite ++
174 :     <- name ( -- )
175 :    
176 :     (( ` \ nonl ** nl
177 :     )) <- comment ( -- )
178 :    
179 :     (( {{ effect-in }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-in-end ! }}
180 :     ` - ` - blank **
181 :     {{ effect-out }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-out-end ! }}
182 :     )) <- stack-effect ( -- )
183 :    
184 :     (( {{ s" " doc 2! s" " forth-code 2! }}
185 :     (( comment || nl )) **
186 :     (( {{ start }} name {{ end 2dup forth-name 2! c-name 2! }} tab ++
187 :     {{ start }} stack-effect {{ end stack-string 2! }} tab ++
188 :     {{ start }} name {{ end wordset 2! }} tab **
189 :     (( {{ start }} c-name {{ end c-name 2! }} )) ?? nl
190 :     ))
191 :     (( ` " ` " {{ start }} (( noquote ++ ` " )) ++ {{ end 1- doc 2! }} ` " nl )) ??
192 :     {{ start }} (( nocolonnl nonl ** nl )) ** {{ end c-code 2! }}
193 :     (( ` : nl
194 :     {{ start }} (( nonl ++ nl )) ++ {{ end forth-code 2! }}
195 :     )) ??
196 :     (( nl || eof ))
197 :     )) <- primitive ( -- )
198 :    
199 :     (( (( primitive {{ printprim }} )) ** eof ))
200 :     parser primitives2something
201 : pazsan 1.3 warnings @ [IF]
202 : anton 1.1 .( parser generated ok ) cr
203 : pazsan 1.3 [THEN]
204 : anton 1.1
205 :     : primfilter ( file-id xt -- )
206 :     \ fileid is for the input file, xt ( -- ) is for the output word
207 :     output !
208 :     here input !
209 :     here swap read-whole-file
210 :     dup endinput !
211 :     here - allot
212 : pazsan 1.2 align
213 : anton 1.1 primitives2something ;
214 :    
215 :     \ types
216 :    
217 :     struct
218 :     2 cells field type-c-name
219 :     cell const-field type-d-size
220 :     cell const-field type-f-size
221 :     cell const-field type-fetch-handler
222 :     cell const-field type-store-handler
223 :     constant type-description
224 :    
225 :     : data-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
226 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
227 :     drop swap - 1- dup
228 :     if
229 : pazsan 1.2 ." sp[" 0 .r ." ]"
230 : anton 1.1 else
231 :     drop ." TOS"
232 :     endif ;
233 :    
234 :     : fp-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
235 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
236 :     nip swap - 1- dup
237 :     if
238 : pazsan 1.2 ." fp[" 0 .r ." ]"
239 : anton 1.1 else
240 :     drop ." FTOS"
241 :     endif ;
242 :    
243 :     : fetch-single ( item -- )
244 :     >r
245 : pazsan 1.8 r@ item-name 2@ type
246 :     ." = ("
247 : anton 1.1 r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
248 :     r@ item-d-offset @ effect-in-size 2@ data-stack-access ." ;" cr
249 :     rdrop ;
250 :    
251 :     : fetch-double ( item -- )
252 :     >r
253 : pazsan 1.8 r@ item-name 2@ type
254 :     ." = ({Double_Store _d; _d.cells.low = "
255 : anton 1.1 r@ item-d-offset @ dup effect-in-size 2@ data-stack-access
256 : pazsan 1.8 ." ; _d.cells.high = " 1+ effect-in-size 2@ data-stack-access
257 :     ." ; _d.dcell;});" cr
258 : anton 1.1 rdrop ;
259 :    
260 :     : fetch-float ( item -- )
261 :     >r
262 : pazsan 1.8 r@ item-name 2@ type
263 :     ." = "
264 : anton 1.1 \ ." (" r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
265 :     r@ item-f-offset @ effect-in-size 2@ fp-stack-access ." ;" cr
266 :     rdrop ;
267 :    
268 :     : d-same-as-in? ( item -- f )
269 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
270 :     >r
271 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
272 : pazsan 1.8 abort" bug"
273 : anton 1.1 execute @
274 :     dup r@ =
275 :     if \ item first appeared in output
276 :     drop false
277 :     else
278 :     item-d-offset @ r@ item-d-offset @ =
279 :     endif
280 :     rdrop ;
281 :    
282 :     : is-in-tos? ( item -- f )
283 :     \ true if item has the same offset as the input TOS
284 :     item-d-offset @ 1+ effect-in-size 2@ drop = ;
285 :    
286 :     : really-store-single ( item -- )
287 :     >r
288 :     r@ item-d-offset @ effect-out-size 2@ data-stack-access ." = (Cell)"
289 :     r@ item-name 2@ type ." ;"
290 :     rdrop ;
291 :    
292 :     : store-single ( item -- )
293 :     >r
294 :     r@ d-same-as-in?
295 :     if
296 :     r@ is-in-tos?
297 :     if
298 :     ." IF_TOS(" r@ really-store-single ." );" cr
299 :     endif
300 :     else
301 :     r@ really-store-single cr
302 :     endif
303 :     rdrop ;
304 :    
305 :     : store-double ( item -- )
306 :     \ !! store optimization is not performed, because it is not yet needed
307 :     >r
308 :     ." {Double_Store _d; _d.dcell = " r@ item-name 2@ type ." ; "
309 :     r@ item-d-offset @ dup effect-out-size 2@ data-stack-access
310 : pazsan 1.2 ." = _d.cells.low; " 1+ effect-out-size 2@ data-stack-access
311 :     ." = _d.cells.high;}" cr
312 : anton 1.1 rdrop ;
313 :    
314 :     : f-same-as-in? ( item -- f )
315 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
316 :     >r
317 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
318 : pazsan 1.8 abort" bug"
319 : anton 1.1 execute @
320 :     dup r@ =
321 :     if \ item first appeared in output
322 :     drop false
323 :     else
324 :     item-f-offset @ r@ item-f-offset @ =
325 :     endif
326 :     rdrop ;
327 :    
328 :     : is-in-ftos? ( item -- f )
329 :     \ true if item has the same offset as the input TOS
330 :     item-f-offset @ 1+ effect-in-size 2@ nip = ;
331 :    
332 :     : really-store-float ( item -- )
333 :     >r
334 :     r@ item-f-offset @ effect-out-size 2@ fp-stack-access ." = "
335 :     r@ item-name 2@ type ." ;"
336 :     rdrop ;
337 :    
338 :     : store-float ( item -- )
339 :     >r
340 :     r@ f-same-as-in?
341 :     if
342 :     r@ is-in-ftos?
343 :     if
344 :     ." IF_FTOS(" r@ really-store-float ." );" cr
345 :     endif
346 :     else
347 :     r@ really-store-float cr
348 :     endif
349 :     rdrop ;
350 :    
351 : anton 1.10 : single-type ( -- xt1 xt2 n1 n2 )
352 : anton 1.1 ['] fetch-single ['] store-single 1 0 ;
353 :    
354 : anton 1.10 : double-type ( -- xt1 xt2 n1 n2 )
355 : anton 1.1 ['] fetch-double ['] store-double 2 0 ;
356 :    
357 : anton 1.10 : float-type ( -- xt1 xt2 n1 n2 )
358 : anton 1.1 ['] fetch-float ['] store-float 0 1 ;
359 :    
360 :     : s, ( addr u -- )
361 :     \ allocate a string
362 :     here swap dup allot move ;
363 :    
364 :     : starts-with ( addr u xt1 xt2 n1 n2 "prefix" -- )
365 :     \ describes a type
366 :     \ addr u specifies the C type name
367 :     \ n1 is the size of the type on the data stack
368 :     \ n2 is the size of the type on the FP stack
369 :     \ stack effect entries of the type start with prefix
370 :     >r >r >r >r
371 :     dup >r here >r s,
372 :     create
373 :     r> r> 2,
374 :     r> r> r> , r> , swap , , ;
375 :    
376 :     wordlist constant types
377 :     get-current
378 :     types set-current
379 :    
380 :     s" Bool" single-type starts-with f
381 :     s" Char" single-type starts-with c
382 :     s" Cell" single-type starts-with n
383 :     s" Cell" single-type starts-with w
384 :     s" UCell" single-type starts-with u
385 :     s" DCell" double-type starts-with d
386 :     s" UDCell" double-type starts-with ud
387 :     s" Float" float-type starts-with r
388 :     s" Cell *" single-type starts-with a_
389 :     s" Char *" single-type starts-with c_
390 :     s" Float *" single-type starts-with f_
391 :     s" DFloat *" single-type starts-with df_
392 :     s" SFloat *" single-type starts-with sf_
393 :     s" Xt" single-type starts-with xt
394 :     s" WID" single-type starts-with wid
395 :     s" F83Name *" single-type starts-with f83name
396 :    
397 :     set-current
398 :    
399 :     : get-type ( addr1 u1 -- type-descr )
400 :     \ get the type of the name in addr1 u1
401 :     \ type-descr is a pointer to a type-descriptor
402 :     0 swap ?do
403 :     dup i types search-wordlist
404 :     if \ ok, we have the type ( addr1 xt )
405 :     execute nip
406 :     UNLOOP EXIT
407 :     endif
408 : anton 1.9 -1 s+loop
409 : anton 1.1 \ we did not find a type, abort
410 : pazsan 1.8 true abort" unknown type prefix" ;
411 : anton 1.1
412 :     : declare ( addr "name" -- )
413 :     \ remember that there is a stack item at addr called name
414 :     create , ;
415 :    
416 :     : declaration ( item -- )
417 :     dup item-name 2@ items @ search-wordlist
418 :     if \ already declared ( item xt )
419 :     execute @ item-type @ swap item-type !
420 :     else ( addr )
421 :     dup item-name 2@ nextname dup declare ( addr )
422 :     dup >r item-name 2@ 2dup get-type ( addr1 u type-descr )
423 :     dup r> item-type ! ( addr1 u type-descr )
424 :     type-c-name 2@ type space type ." ;" cr
425 :     endif ;
426 :    
427 :     : declaration-list ( addr1 addr2 -- )
428 :     swap ?do
429 :     i declaration
430 :     item-descr +loop ;
431 :    
432 : pazsan 1.8 : fetch ( addr -- )
433 :     dup item-type @ type-fetch-handler execute ;
434 :    
435 : anton 1.1 : declarations ( -- )
436 :     wordlist dup items ! set-current
437 :     effect-in effect-in-end @ declaration-list
438 :     effect-out effect-out-end @ declaration-list ;
439 :    
440 :     \ offset computation
441 :     \ the leftmost (i.e. deepest) item has offset 0
442 :     \ the rightmost item has the highest offset
443 :    
444 :     : compute-offset ( n1 n2 item -- n3 n4 )
445 :     \ n1, n3 are data-stack-offsets
446 :     \ n2, n4 are the fp-stack-offsets
447 :     >r
448 :     swap dup r@ item-d-offset !
449 :     r@ item-type @ type-d-size +
450 :     swap dup r@ item-f-offset !
451 :     r@ item-type @ type-f-size +
452 :     rdrop ;
453 :    
454 :     : compute-list ( addr1 addr2 -- n1 n2 )
455 :     \ n1, n2 are the final offsets
456 :     0 0 2swap swap ?do
457 :     i compute-offset
458 :     item-descr +loop ;
459 :    
460 :     : compute-offsets ( -- )
461 :     effect-in effect-in-end @ compute-list effect-in-size 2!
462 :     effect-out effect-out-end @ compute-list effect-out-size 2! ;
463 :    
464 :     : flush-tos ( -- )
465 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
466 :     0<> rot 0= and
467 :     if
468 : anton 1.13 ." IF_FTOS(fp[0] = FTOS);" cr
469 :     endif
470 : anton 1.1 0<> swap 0= and
471 :     if
472 : anton 1.13 ." IF_TOS(sp[0] = TOS);" cr
473 :     endif ;
474 : anton 1.1
475 :     : fill-tos ( -- )
476 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
477 :     0= rot 0<> and
478 :     if
479 :     ." IF_FTOS(FTOS = fp[0]);" cr
480 :     endif
481 :     0= swap 0<> and
482 :     if
483 :     ." IF_TOS(TOS = sp[0]);" cr
484 :     endif ;
485 :    
486 :     : fetches ( -- )
487 :     effect-in-end @ effect-in ?do
488 :     i fetch
489 :     item-descr +loop ;
490 :    
491 :     : stack-pointer-updates ( -- )
492 : pazsan 1.8 \ we need not check if an update is a noop; gcc does this for us
493 : anton 1.1 effect-in-size 2@
494 :     effect-out-size 2@
495 :     rot swap - ( d-in d-out f-diff )
496 :     rot rot - ( f-diff d-diff )
497 : pazsan 1.2 ?dup IF ." sp += " 0 .r ." ;" cr THEN
498 :     ?dup IF ." fp += " 0 .r ." ;" cr THEN ;
499 : anton 1.1
500 :     : store ( item -- )
501 :     \ f is true if the item should be stored
502 :     \ f is false if the store is probably not necessary
503 :     dup item-type @ type-store-handler execute ;
504 :    
505 :     : stores ( -- )
506 :     effect-out-end @ effect-out ?do
507 :     i store
508 :     item-descr +loop ;
509 :    
510 : pazsan 1.8 : .stack-list ( start end -- )
511 :     swap ?do
512 :     i item-name 2@ type space
513 :     item-descr +loop ;
514 :    
515 : anton 1.1 : output-c ( -- )
516 : pazsan 1.2 ." I_" c-name 2@ type ." : /* " forth-name 2@ type ." ( " stack-string 2@ type ." ) */" cr
517 : anton 1.1 ." /* " doc 2@ type ." */" cr
518 : anton 1.13 ." NAME(" [char] " emit forth-name 2@ type [char] " emit ." )" cr \ debugging
519 : anton 1.1 ." {" cr
520 :     ." DEF_CA" cr
521 :     declarations
522 :     compute-offsets \ for everything else
523 : anton 1.13 ." NEXT_P0;" cr
524 :     flush-tos
525 : anton 1.1 fetches
526 : anton 1.13 stack-pointer-updates
527 : anton 1.1 ." {" cr
528 :     c-code 2@ type
529 :     ." }" cr
530 :     ." NEXT_P1;" cr
531 :     stores
532 :     fill-tos
533 : anton 1.9 ." NEXT_P2;" cr
534 : anton 1.1 ." }" cr
535 :     cr
536 :     ;
537 :    
538 :     : output-label ( -- )
539 :     ." &&I_" c-name 2@ type ." ," cr ;
540 :    
541 :     : output-alias ( -- )
542 :     primitive-number @ . ." alias " forth-name 2@ type cr
543 :     -1 primitive-number +! ;
544 :    
545 : pazsan 1.8 : output-forth ( -- )
546 :     forth-code @ 0=
547 :     IF output-alias
548 :     ELSE ." : " forth-name 2@ type ." ( "
549 :     effect-in effect-in-end @ .stack-list ." -- "
550 :     effect-out effect-out-end @ .stack-list ." )" cr
551 :     forth-code 2@ type cr
552 :     -1 primitive-number +!
553 : anton 1.10 THEN ;
554 :    
555 :     [IFDEF] documentation
556 :     : register-doc ( -- )
557 :     get-current documentation set-current
558 :     forth-name 2@ nextname create
559 :     forth-name 2@ 2,
560 :     stack-string 2@ 2,
561 :     wordset 2@ 2,
562 :     c-name 2@ 2,
563 :     doc 2@ 2,
564 :     set-current ;
565 :     [THEN]
566 : pazsan 1.8
567 : anton 1.1 : process-file ( addr u xt -- )
568 : pazsan 1.8 >r r/o open-file abort" cannot open file"
569 : pazsan 1.3 warnings @ if
570 :     ." ------------ CUT HERE -------------" cr endif
571 : pazsan 1.5 r> primfilter ;
572 :    

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