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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 :     \ add the store optimization for doubles
19 :     \ 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 1.5 [IFUNDEF] vocabulary include search-order.fs [THEN]
25 : anton 1.1 include gray.fs
26 :    
27 :     100 constant max-effect \ number of things on one side of a stack effect
28 :     4096 constant batch-size \ no meaning, just make sure it's >0
29 :     255 constant maxchar
30 :     maxchar 1+ constant eof-char
31 :     9 constant tab-char
32 :     10 constant nl-char
33 :    
34 :     : read-whole-file ( c-addr1 file-id -- c-addr2 )
35 :     \ reads the contents of the file file-id puts it into memory at c-addr1
36 :     \ c-addr2 is the first address after the file block
37 :     begin ( c-addr file-id )
38 :     2dup batch-size swap read-file
39 :     if
40 :     abort" I/O error"
41 :     endif
42 :     ( c-addr file-id actual-size ) rot over + -rot
43 :     batch-size <>
44 :     until
45 :     drop ;
46 :    
47 :     variable input \ pointer to next character to be parsed
48 :     variable endinput \ pointer to the end of the input (the char after the last)
49 :    
50 :     : start ( -- addr )
51 :     input @ ;
52 :    
53 :     : end ( addr -- addr u )
54 :     input @ over - ;
55 :    
56 :     variable output \ xt ( -- ) of output word
57 :    
58 :     : printprim ( -- )
59 :     output @ execute ;
60 :    
61 :     : field
62 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
63 :     does> ( addr1 -- addr2 )
64 :     @ + ;
65 :    
66 :     : const-field
67 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
68 :     does> ( addr -- w )
69 :     @ + @ ;
70 :    
71 :     struct
72 :     2 cells field item-name
73 :     cell field item-d-offset
74 :     cell field item-f-offset
75 :     cell field item-type
76 :     constant item-descr
77 :    
78 :     2variable forth-name
79 :     2variable wordset
80 :     2variable c-name
81 :     2variable doc
82 :     2variable c-code
83 :     2variable forth-code
84 :     2variable stack-string
85 :     create effect-in max-effect item-descr * allot
86 :     create effect-out max-effect item-descr * allot
87 :     variable effect-in-end ( pointer )
88 :     variable effect-out-end ( pointer )
89 :     2variable effect-in-size
90 :     2variable effect-out-size
91 :    
92 :     variable primitive-number -8 primitive-number !
93 :    
94 :     \ for several reasons stack items of a word are stored in a wordlist
95 :     \ since neither forget nor marker are implemented yet, we make a new
96 :     \ wordlist for every word and store it in the variable items
97 :     variable items
98 :    
99 :     \ a few more set ops
100 :    
101 :     : bit-equivalent ( w1 w2 -- w3 )
102 :     xor invert ;
103 :    
104 :     : complement ( set1 -- set2 )
105 :     empty ['] bit-equivalent binary-set-operation ;
106 :    
107 :     \ the parser
108 :    
109 :     eof-char max-member \ the whole character set + EOF
110 :    
111 :     : getinput ( -- n )
112 :     input @
113 :     dup endinput @ =
114 :     if
115 :     drop eof-char
116 :     else
117 :     c@
118 :     endif ;
119 :    
120 :     :noname ( n -- )
121 :     dup bl > if
122 :     emit space
123 :     else
124 :     .
125 :     endif ;
126 :     print-token !
127 :    
128 :     : testchar? ( set -- f )
129 :     getinput member? ;
130 :     ' testchar? test-vector !
131 :    
132 :     : ?nextchar ( f -- )
133 :     ?not? if
134 :     ." syntax error" cr
135 :     getinput . cr
136 :     input @ endinput @ over - 100 min type cr
137 :     abort
138 :     endif
139 :     input @ endinput @ <> if
140 :     1 input +!
141 :     endif ;
142 :    
143 :     : charclass ( set "name" -- )
144 :     ['] ?nextchar terminal ;
145 :    
146 :     : .. ( c1 c2 -- set )
147 :     ( creates a set that includes the characters c, c1<=c<=c2 )
148 :     empty copy-set
149 :     swap 1+ rot do
150 :     i over add-member
151 :     loop ;
152 :    
153 :     : ` ( -- terminal ) ( use: ` c )
154 :     ( creates anonymous terminal for the character c )
155 :     [compile] ascii singleton ['] ?nextchar make-terminal ;
156 :    
157 :     char a char z .. char A char Z .. union char _ singleton union charclass letter
158 :     char 0 char 9 .. charclass digit
159 :     bl singleton charclass blank
160 :     tab-char singleton charclass tab
161 :     nl-char singleton eof-char over add-member complement charclass nonl
162 :     nl-char singleton eof-char over add-member char : over add-member complement charclass nocolonnl
163 :     bl 1+ maxchar .. charclass nowhite
164 :     char " singleton eof-char over add-member complement charclass noquote
165 :     nl-char singleton charclass nl
166 :     eof-char singleton charclass eof
167 :    
168 :    
169 :     (( letter (( letter || digit )) **
170 :     )) <- c-name ( -- )
171 :    
172 :     nowhite ++
173 :     <- name ( -- )
174 :    
175 :     (( ` \ nonl ** nl
176 :     )) <- comment ( -- )
177 :    
178 :     (( {{ effect-in }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-in-end ! }}
179 :     ` - ` - blank **
180 :     {{ effect-out }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-out-end ! }}
181 :     )) <- stack-effect ( -- )
182 :    
183 :     (( {{ s" " doc 2! s" " forth-code 2! }}
184 :     (( comment || nl )) **
185 :     (( {{ start }} name {{ end 2dup forth-name 2! c-name 2! }} tab ++
186 :     {{ start }} stack-effect {{ end stack-string 2! }} tab ++
187 :     {{ start }} name {{ end wordset 2! }} tab **
188 :     (( {{ start }} c-name {{ end c-name 2! }} )) ?? nl
189 :     ))
190 :     (( ` " ` " {{ start }} (( noquote ++ ` " )) ++ {{ end 1- doc 2! }} ` " nl )) ??
191 :     {{ start }} (( nocolonnl nonl ** nl )) ** {{ end c-code 2! }}
192 :     (( ` : nl
193 :     {{ start }} (( nonl ++ nl )) ++ {{ end forth-code 2! }}
194 :     )) ??
195 :     (( nl || eof ))
196 :     )) <- primitive ( -- )
197 :    
198 :     (( (( primitive {{ printprim }} )) ** eof ))
199 :     parser primitives2something
200 : pazsan 1.3 warnings @ [IF]
201 : anton 1.1 .( parser generated ok ) cr
202 : pazsan 1.3 [THEN]
203 : anton 1.1
204 :     : primfilter ( file-id xt -- )
205 :     \ fileid is for the input file, xt ( -- ) is for the output word
206 :     output !
207 :     here input !
208 :     here swap read-whole-file
209 :     dup endinput !
210 :     here - allot
211 : pazsan 1.2 align
212 : anton 1.1 primitives2something ;
213 :    
214 :     \ types
215 :    
216 :     struct
217 :     2 cells field type-c-name
218 :     cell const-field type-d-size
219 :     cell const-field type-f-size
220 :     cell const-field type-fetch-handler
221 :     cell const-field type-store-handler
222 :     constant type-description
223 :    
224 :     : data-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
225 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
226 :     drop swap - 1- dup
227 :     if
228 : pazsan 1.2 ." sp[" 0 .r ." ]"
229 : anton 1.1 else
230 :     drop ." TOS"
231 :     endif ;
232 :    
233 :     : fp-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
234 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
235 :     nip swap - 1- dup
236 :     if
237 : pazsan 1.2 ." fp[" 0 .r ." ]"
238 : anton 1.1 else
239 :     drop ." FTOS"
240 :     endif ;
241 :    
242 :     : fetch-single ( item -- )
243 :     >r
244 :     r@ item-name 2@ type ." = ("
245 :     r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
246 :     r@ item-d-offset @ effect-in-size 2@ data-stack-access ." ;" cr
247 :     rdrop ;
248 :    
249 :     : fetch-double ( item -- )
250 :     >r
251 :     ." {Double_Store _d; _d.cells.low = "
252 :     r@ item-d-offset @ dup effect-in-size 2@ data-stack-access
253 :     ." ; _d.cells.high = " 1+ effect-in-size 2@ data-stack-access ." ; "
254 :     r@ item-name 2@ type ." = _d.dcell;}" cr
255 :     rdrop ;
256 :    
257 :     : fetch-float ( item -- )
258 :     >r
259 :     r@ item-name 2@ type ." = "
260 :     \ ." (" r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
261 :     r@ item-f-offset @ effect-in-size 2@ fp-stack-access ." ;" cr
262 :     rdrop ;
263 :    
264 :     : d-same-as-in? ( item -- f )
265 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
266 :     >r
267 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
268 :     if
269 :     ." bug" cr abort
270 :     endif
271 :     execute @
272 :     dup r@ =
273 :     if \ item first appeared in output
274 :     drop false
275 :     else
276 :     item-d-offset @ r@ item-d-offset @ =
277 :     endif
278 :     rdrop ;
279 :    
280 :     : is-in-tos? ( item -- f )
281 :     \ true if item has the same offset as the input TOS
282 :     item-d-offset @ 1+ effect-in-size 2@ drop = ;
283 :    
284 :     : really-store-single ( item -- )
285 :     >r
286 :     r@ item-d-offset @ effect-out-size 2@ data-stack-access ." = (Cell)"
287 :     r@ item-name 2@ type ." ;"
288 :     rdrop ;
289 :    
290 :     : store-single ( item -- )
291 :     >r
292 :     r@ d-same-as-in?
293 :     if
294 :     r@ is-in-tos?
295 :     if
296 :     ." IF_TOS(" r@ really-store-single ." );" cr
297 :     endif
298 :     else
299 :     r@ really-store-single cr
300 :     endif
301 :     rdrop ;
302 :    
303 :     : store-double ( item -- )
304 :     \ !! store optimization is not performed, because it is not yet needed
305 :     >r
306 :     ." {Double_Store _d; _d.dcell = " r@ item-name 2@ type ." ; "
307 :     r@ item-d-offset @ dup effect-out-size 2@ data-stack-access
308 : pazsan 1.2 ." = _d.cells.low; " 1+ effect-out-size 2@ data-stack-access
309 :     ." = _d.cells.high;}" cr
310 : anton 1.1 rdrop ;
311 :    
312 :     : f-same-as-in? ( item -- f )
313 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
314 :     >r
315 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
316 :     if
317 :     ." bug" cr abort
318 :     endif
319 :     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 :     : single-type ( -- xt n1 n2 )
352 :     ['] fetch-single ['] store-single 1 0 ;
353 :    
354 :     : double-type ( -- xt n1 n2 )
355 :     ['] fetch-double ['] store-double 2 0 ;
356 :    
357 :     : float-type ( -- xt n1 n2 )
358 :     ['] 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 :     -1 s+loop
409 :     \ we did not find a type, abort
410 :     ." unknown type prefix" cr ABORT ;
411 :    
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 :     : declarations ( -- )
433 :     wordlist dup items ! set-current
434 :     effect-in effect-in-end @ declaration-list
435 :     effect-out effect-out-end @ declaration-list ;
436 :    
437 :     \ offset computation
438 :     \ the leftmost (i.e. deepest) item has offset 0
439 :     \ the rightmost item has the highest offset
440 :    
441 :     : compute-offset ( n1 n2 item -- n3 n4 )
442 :     \ n1, n3 are data-stack-offsets
443 :     \ n2, n4 are the fp-stack-offsets
444 :     >r
445 :     swap dup r@ item-d-offset !
446 :     r@ item-type @ type-d-size +
447 :     swap dup r@ item-f-offset !
448 :     r@ item-type @ type-f-size +
449 :     rdrop ;
450 :    
451 :     : compute-list ( addr1 addr2 -- n1 n2 )
452 :     \ n1, n2 are the final offsets
453 :     0 0 2swap swap ?do
454 :     i compute-offset
455 :     item-descr +loop ;
456 :    
457 :     : compute-offsets ( -- )
458 :     effect-in effect-in-end @ compute-list effect-in-size 2!
459 :     effect-out effect-out-end @ compute-list effect-out-size 2! ;
460 :    
461 :     : flush-tos ( -- )
462 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
463 :     0<> rot 0= and
464 :     if
465 :     ." IF_FTOS(fp[0] = FTOS);" cr
466 :     endif
467 :     0<> swap 0= and
468 :     if
469 :     ." IF_TOS(sp[0] = TOS);" cr
470 :     endif ;
471 :    
472 :     : fill-tos ( -- )
473 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
474 :     0= rot 0<> and
475 :     if
476 :     ." IF_FTOS(FTOS = fp[0]);" cr
477 :     endif
478 :     0= swap 0<> and
479 :     if
480 :     ." IF_TOS(TOS = sp[0]);" cr
481 :     endif ;
482 :    
483 :     : fetch ( addr -- )
484 :     dup item-type @ type-fetch-handler execute ;
485 :    
486 :     : fetches ( -- )
487 :     effect-in-end @ effect-in ?do
488 :     i fetch
489 :     item-descr +loop ;
490 :    
491 :     : stack-pointer-updates ( -- )
492 :     \ we do not check if an update is a noop; gcc does this for us
493 :     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 :     : output-c ( -- )
511 : pazsan 1.2 ." I_" c-name 2@ type ." : /* " forth-name 2@ type ." ( " stack-string 2@ type ." ) */" cr
512 : anton 1.1 ." /* " doc 2@ type ." */" cr
513 :     ." {" cr
514 :     ." DEF_CA" cr
515 :     declarations
516 :     compute-offsets \ for everything else
517 :     flush-tos
518 :     fetches
519 : pazsan 1.2 stack-pointer-updates cr
520 : anton 1.1 ." NAME(" [char] " emit forth-name 2@ type [char] " emit ." )" cr \ debugging
521 :     ." {" cr
522 :     c-code 2@ type
523 :     ." }" cr
524 :     ." NEXT_P1;" cr
525 :     stores
526 :     fill-tos
527 :     ." NEXT1_P2;" cr
528 :     ." }" cr
529 :     cr
530 :     ;
531 :    
532 :     : output-label ( -- )
533 :     ." &&I_" c-name 2@ type ." ," cr ;
534 :    
535 :     : output-alias ( -- )
536 :     primitive-number @ . ." alias " forth-name 2@ type cr
537 :     -1 primitive-number +! ;
538 :    
539 :     : process-file ( addr u xt -- )
540 :     >r r/o open-file
541 :     if
542 :     ." cannot open file" cr abort
543 :     endif
544 : pazsan 1.3 warnings @ if
545 :     ." ------------ CUT HERE -------------" cr endif
546 : pazsan 1.5 r> primfilter ;
547 :    

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