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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 :     \ regarding problem 1 above: It would be better (for over) to implement
19 :     \ the alternative
20 :    
21 : pazsan 1.3 warnings off
22 :    
23 : pazsan 1.5 [IFUNDEF] vocabulary include search-order.fs [THEN]
24 : anton 1.1 include gray.fs
25 :    
26 :     100 constant max-effect \ number of things on one side of a stack effect
27 :     4096 constant batch-size \ no meaning, just make sure it's >0
28 :     255 constant maxchar
29 :     maxchar 1+ constant eof-char
30 :     9 constant tab-char
31 :     10 constant nl-char
32 :    
33 :     : read-whole-file ( c-addr1 file-id -- c-addr2 )
34 :     \ reads the contents of the file file-id puts it into memory at c-addr1
35 :     \ c-addr2 is the first address after the file block
36 :     begin ( c-addr file-id )
37 :     2dup batch-size swap read-file
38 :     if
39 :     abort" I/O error"
40 :     endif
41 :     ( c-addr file-id actual-size ) rot over + -rot
42 :     batch-size <>
43 :     until
44 :     drop ;
45 :    
46 :     variable input \ pointer to next character to be parsed
47 :     variable endinput \ pointer to the end of the input (the char after the last)
48 :    
49 :     : start ( -- addr )
50 :     input @ ;
51 :    
52 :     : end ( addr -- addr u )
53 :     input @ over - ;
54 :    
55 :     variable output \ xt ( -- ) of output word
56 :    
57 :     : printprim ( -- )
58 :     output @ execute ;
59 :    
60 :     : field
61 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
62 :     does> ( addr1 -- addr2 )
63 :     @ + ;
64 :    
65 :     : const-field
66 :     <builds-field ( n1 n2 -- n3 )
67 :     does> ( addr -- w )
68 :     @ + @ ;
69 :    
70 :     struct
71 :     2 cells field item-name
72 :     cell field item-d-offset
73 :     cell field item-f-offset
74 :     cell field item-type
75 :     constant item-descr
76 :    
77 :     2variable forth-name
78 :     2variable wordset
79 :     2variable c-name
80 :     2variable doc
81 :     2variable c-code
82 :     2variable forth-code
83 :     2variable stack-string
84 :     create effect-in max-effect item-descr * allot
85 :     create effect-out max-effect item-descr * allot
86 :     variable effect-in-end ( pointer )
87 :     variable effect-out-end ( pointer )
88 :     2variable effect-in-size
89 :     2variable effect-out-size
90 :    
91 : anton 1.6 variable primitive-number -9 primitive-number !
92 : anton 1.1
93 :     \ for several reasons stack items of a word are stored in a wordlist
94 :     \ since neither forget nor marker are implemented yet, we make a new
95 :     \ wordlist for every word and store it in the variable items
96 :     variable items
97 :    
98 :     \ a few more set ops
99 :    
100 :     : bit-equivalent ( w1 w2 -- w3 )
101 :     xor invert ;
102 :    
103 :     : complement ( set1 -- set2 )
104 :     empty ['] bit-equivalent binary-set-operation ;
105 :    
106 :     \ the parser
107 :    
108 :     eof-char max-member \ the whole character set + EOF
109 :    
110 :     : getinput ( -- n )
111 :     input @
112 :     dup endinput @ =
113 :     if
114 :     drop eof-char
115 :     else
116 :     c@
117 :     endif ;
118 :    
119 :     :noname ( n -- )
120 :     dup bl > if
121 :     emit space
122 :     else
123 :     .
124 :     endif ;
125 :     print-token !
126 :    
127 :     : testchar? ( set -- f )
128 :     getinput member? ;
129 :     ' testchar? test-vector !
130 :    
131 :     : ?nextchar ( f -- )
132 :     ?not? if
133 :     ." syntax error" cr
134 :     getinput . cr
135 :     input @ endinput @ over - 100 min type cr
136 :     abort
137 :     endif
138 :     input @ endinput @ <> if
139 :     1 input +!
140 :     endif ;
141 :    
142 :     : charclass ( set "name" -- )
143 :     ['] ?nextchar terminal ;
144 :    
145 :     : .. ( c1 c2 -- set )
146 :     ( creates a set that includes the characters c, c1<=c<=c2 )
147 :     empty copy-set
148 :     swap 1+ rot do
149 :     i over add-member
150 :     loop ;
151 :    
152 :     : ` ( -- terminal ) ( use: ` c )
153 :     ( creates anonymous terminal for the character c )
154 :     [compile] ascii singleton ['] ?nextchar make-terminal ;
155 :    
156 :     char a char z .. char A char Z .. union char _ singleton union charclass letter
157 :     char 0 char 9 .. charclass digit
158 :     bl singleton charclass blank
159 :     tab-char singleton charclass tab
160 :     nl-char singleton eof-char over add-member complement charclass nonl
161 :     nl-char singleton eof-char over add-member char : over add-member complement charclass nocolonnl
162 :     bl 1+ maxchar .. charclass nowhite
163 :     char " singleton eof-char over add-member complement charclass noquote
164 :     nl-char singleton charclass nl
165 :     eof-char singleton charclass eof
166 :    
167 :    
168 :     (( letter (( letter || digit )) **
169 :     )) <- c-name ( -- )
170 :    
171 :     nowhite ++
172 :     <- name ( -- )
173 :    
174 :     (( ` \ nonl ** nl
175 :     )) <- comment ( -- )
176 :    
177 :     (( {{ effect-in }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-in-end ! }}
178 :     ` - ` - blank **
179 :     {{ effect-out }} (( {{ start }} c-name {{ end 2 pick item-name 2! item-descr + }} blank ** )) ** {{ effect-out-end ! }}
180 :     )) <- stack-effect ( -- )
181 :    
182 :     (( {{ s" " doc 2! s" " forth-code 2! }}
183 :     (( comment || nl )) **
184 :     (( {{ start }} name {{ end 2dup forth-name 2! c-name 2! }} tab ++
185 :     {{ start }} stack-effect {{ end stack-string 2! }} tab ++
186 :     {{ start }} name {{ end wordset 2! }} tab **
187 :     (( {{ start }} c-name {{ end c-name 2! }} )) ?? nl
188 :     ))
189 :     (( ` " ` " {{ start }} (( noquote ++ ` " )) ++ {{ end 1- doc 2! }} ` " nl )) ??
190 :     {{ start }} (( nocolonnl nonl ** nl )) ** {{ end c-code 2! }}
191 :     (( ` : nl
192 :     {{ start }} (( nonl ++ nl )) ++ {{ end forth-code 2! }}
193 :     )) ??
194 :     (( nl || eof ))
195 :     )) <- primitive ( -- )
196 :    
197 :     (( (( primitive {{ printprim }} )) ** eof ))
198 :     parser primitives2something
199 : pazsan 1.3 warnings @ [IF]
200 : anton 1.1 .( parser generated ok ) cr
201 : pazsan 1.3 [THEN]
202 : anton 1.1
203 :     : primfilter ( file-id xt -- )
204 :     \ fileid is for the input file, xt ( -- ) is for the output word
205 :     output !
206 :     here input !
207 :     here swap read-whole-file
208 :     dup endinput !
209 :     here - allot
210 : pazsan 1.2 align
211 : anton 1.1 primitives2something ;
212 :    
213 :     \ types
214 :    
215 :     struct
216 :     2 cells field type-c-name
217 :     cell const-field type-d-size
218 :     cell const-field type-f-size
219 :     cell const-field type-fetch-handler
220 :     cell const-field type-store-handler
221 :     constant type-description
222 :    
223 :     : data-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
224 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
225 :     drop swap - 1- dup
226 :     if
227 : pazsan 1.2 ." sp[" 0 .r ." ]"
228 : anton 1.1 else
229 :     drop ." TOS"
230 :     endif ;
231 :    
232 :     : fp-stack-access ( n1 n2 n3 -- )
233 :     \ n1 is the offset of the accessed item, n2, n3 are effect-*-size
234 :     nip swap - 1- dup
235 :     if
236 : pazsan 1.2 ." fp[" 0 .r ." ]"
237 : anton 1.1 else
238 :     drop ." FTOS"
239 :     endif ;
240 :    
241 :     : fetch-single ( item -- )
242 :     >r
243 :     r@ item-name 2@ type ." = ("
244 :     r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
245 :     r@ item-d-offset @ effect-in-size 2@ data-stack-access ." ;" cr
246 :     rdrop ;
247 :    
248 :     : fetch-double ( item -- )
249 :     >r
250 :     ." {Double_Store _d; _d.cells.low = "
251 :     r@ item-d-offset @ dup effect-in-size 2@ data-stack-access
252 :     ." ; _d.cells.high = " 1+ effect-in-size 2@ data-stack-access ." ; "
253 :     r@ item-name 2@ type ." = _d.dcell;}" cr
254 :     rdrop ;
255 :    
256 :     : fetch-float ( item -- )
257 :     >r
258 :     r@ item-name 2@ type ." = "
259 :     \ ." (" r@ item-type @ type-c-name 2@ type ." ) "
260 :     r@ item-f-offset @ effect-in-size 2@ fp-stack-access ." ;" cr
261 :     rdrop ;
262 :    
263 :     : d-same-as-in? ( item -- f )
264 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
265 :     >r
266 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
267 :     if
268 :     ." bug" cr abort
269 :     endif
270 :     execute @
271 :     dup r@ =
272 :     if \ item first appeared in output
273 :     drop false
274 :     else
275 :     item-d-offset @ r@ item-d-offset @ =
276 :     endif
277 :     rdrop ;
278 :    
279 :     : is-in-tos? ( item -- f )
280 :     \ true if item has the same offset as the input TOS
281 :     item-d-offset @ 1+ effect-in-size 2@ drop = ;
282 :    
283 :     : really-store-single ( item -- )
284 :     >r
285 :     r@ item-d-offset @ effect-out-size 2@ data-stack-access ." = (Cell)"
286 :     r@ item-name 2@ type ." ;"
287 :     rdrop ;
288 :    
289 :     : store-single ( item -- )
290 :     >r
291 :     r@ d-same-as-in?
292 :     if
293 :     r@ is-in-tos?
294 :     if
295 :     ." IF_TOS(" r@ really-store-single ." );" cr
296 :     endif
297 :     else
298 :     r@ really-store-single cr
299 :     endif
300 :     rdrop ;
301 :    
302 :     : store-double ( item -- )
303 :     \ !! store optimization is not performed, because it is not yet needed
304 :     >r
305 :     ." {Double_Store _d; _d.dcell = " r@ item-name 2@ type ." ; "
306 :     r@ item-d-offset @ dup effect-out-size 2@ data-stack-access
307 : pazsan 1.2 ." = _d.cells.low; " 1+ effect-out-size 2@ data-stack-access
308 :     ." = _d.cells.high;}" cr
309 : anton 1.1 rdrop ;
310 :    
311 :     : f-same-as-in? ( item -- f )
312 :     \ f is true iff the offset of item is the same as on input
313 :     >r
314 :     r@ item-name 2@ items @ search-wordlist 0=
315 :     if
316 :     ." bug" cr abort
317 :     endif
318 :     execute @
319 :     dup r@ =
320 :     if \ item first appeared in output
321 :     drop false
322 :     else
323 :     item-f-offset @ r@ item-f-offset @ =
324 :     endif
325 :     rdrop ;
326 :    
327 :     : is-in-ftos? ( item -- f )
328 :     \ true if item has the same offset as the input TOS
329 :     item-f-offset @ 1+ effect-in-size 2@ nip = ;
330 :    
331 :     : really-store-float ( item -- )
332 :     >r
333 :     r@ item-f-offset @ effect-out-size 2@ fp-stack-access ." = "
334 :     r@ item-name 2@ type ." ;"
335 :     rdrop ;
336 :    
337 :     : store-float ( item -- )
338 :     >r
339 :     r@ f-same-as-in?
340 :     if
341 :     r@ is-in-ftos?
342 :     if
343 :     ." IF_FTOS(" r@ really-store-float ." );" cr
344 :     endif
345 :     else
346 :     r@ really-store-float cr
347 :     endif
348 :     rdrop ;
349 :    
350 :     : single-type ( -- xt n1 n2 )
351 :     ['] fetch-single ['] store-single 1 0 ;
352 :    
353 :     : double-type ( -- xt n1 n2 )
354 :     ['] fetch-double ['] store-double 2 0 ;
355 :    
356 :     : float-type ( -- xt n1 n2 )
357 :     ['] fetch-float ['] store-float 0 1 ;
358 :    
359 :     : s, ( addr u -- )
360 :     \ allocate a string
361 :     here swap dup allot move ;
362 :    
363 :     : starts-with ( addr u xt1 xt2 n1 n2 "prefix" -- )
364 :     \ describes a type
365 :     \ addr u specifies the C type name
366 :     \ n1 is the size of the type on the data stack
367 :     \ n2 is the size of the type on the FP stack
368 :     \ stack effect entries of the type start with prefix
369 :     >r >r >r >r
370 :     dup >r here >r s,
371 :     create
372 :     r> r> 2,
373 :     r> r> r> , r> , swap , , ;
374 :    
375 :     wordlist constant types
376 :     get-current
377 :     types set-current
378 :    
379 :     s" Bool" single-type starts-with f
380 :     s" Char" single-type starts-with c
381 :     s" Cell" single-type starts-with n
382 :     s" Cell" single-type starts-with w
383 :     s" UCell" single-type starts-with u
384 :     s" DCell" double-type starts-with d
385 :     s" UDCell" double-type starts-with ud
386 :     s" Float" float-type starts-with r
387 :     s" Cell *" single-type starts-with a_
388 :     s" Char *" single-type starts-with c_
389 :     s" Float *" single-type starts-with f_
390 :     s" DFloat *" single-type starts-with df_
391 :     s" SFloat *" single-type starts-with sf_
392 :     s" Xt" single-type starts-with xt
393 :     s" WID" single-type starts-with wid
394 :     s" F83Name *" single-type starts-with f83name
395 :    
396 :     set-current
397 :    
398 :     : get-type ( addr1 u1 -- type-descr )
399 :     \ get the type of the name in addr1 u1
400 :     \ type-descr is a pointer to a type-descriptor
401 :     0 swap ?do
402 :     dup i types search-wordlist
403 :     if \ ok, we have the type ( addr1 xt )
404 :     execute nip
405 :     UNLOOP EXIT
406 :     endif
407 :     -1 s+loop
408 :     \ we did not find a type, abort
409 :     ." unknown type prefix" cr ABORT ;
410 :    
411 :     : declare ( addr "name" -- )
412 :     \ remember that there is a stack item at addr called name
413 :     create , ;
414 :    
415 :     : declaration ( item -- )
416 :     dup item-name 2@ items @ search-wordlist
417 :     if \ already declared ( item xt )
418 :     execute @ item-type @ swap item-type !
419 :     else ( addr )
420 :     dup item-name 2@ nextname dup declare ( addr )
421 :     dup >r item-name 2@ 2dup get-type ( addr1 u type-descr )
422 :     dup r> item-type ! ( addr1 u type-descr )
423 :     type-c-name 2@ type space type ." ;" cr
424 :     endif ;
425 :    
426 :     : declaration-list ( addr1 addr2 -- )
427 :     swap ?do
428 :     i declaration
429 :     item-descr +loop ;
430 :    
431 :     : declarations ( -- )
432 :     wordlist dup items ! set-current
433 :     effect-in effect-in-end @ declaration-list
434 :     effect-out effect-out-end @ declaration-list ;
435 :    
436 :     \ offset computation
437 :     \ the leftmost (i.e. deepest) item has offset 0
438 :     \ the rightmost item has the highest offset
439 :    
440 :     : compute-offset ( n1 n2 item -- n3 n4 )
441 :     \ n1, n3 are data-stack-offsets
442 :     \ n2, n4 are the fp-stack-offsets
443 :     >r
444 :     swap dup r@ item-d-offset !
445 :     r@ item-type @ type-d-size +
446 :     swap dup r@ item-f-offset !
447 :     r@ item-type @ type-f-size +
448 :     rdrop ;
449 :    
450 :     : compute-list ( addr1 addr2 -- n1 n2 )
451 :     \ n1, n2 are the final offsets
452 :     0 0 2swap swap ?do
453 :     i compute-offset
454 :     item-descr +loop ;
455 :    
456 :     : compute-offsets ( -- )
457 :     effect-in effect-in-end @ compute-list effect-in-size 2!
458 :     effect-out effect-out-end @ compute-list effect-out-size 2! ;
459 :    
460 :     : flush-tos ( -- )
461 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
462 :     0<> rot 0= and
463 :     if
464 :     ." IF_FTOS(fp[0] = FTOS);" cr
465 :     endif
466 :     0<> swap 0= and
467 :     if
468 :     ." IF_TOS(sp[0] = TOS);" cr
469 :     endif ;
470 :    
471 :     : fill-tos ( -- )
472 :     effect-in-size 2@ effect-out-size 2@
473 :     0= rot 0<> and
474 :     if
475 :     ." IF_FTOS(FTOS = fp[0]);" cr
476 :     endif
477 :     0= swap 0<> and
478 :     if
479 :     ." IF_TOS(TOS = sp[0]);" cr
480 :     endif ;
481 :    
482 :     : fetch ( addr -- )
483 :     dup item-type @ type-fetch-handler execute ;
484 :    
485 :     : fetches ( -- )
486 :     effect-in-end @ effect-in ?do
487 :     i fetch
488 :     item-descr +loop ;
489 :    
490 :     : stack-pointer-updates ( -- )
491 :     \ we do not check if an update is a noop; gcc does this for us
492 :     effect-in-size 2@
493 :     effect-out-size 2@
494 :     rot swap - ( d-in d-out f-diff )
495 :     rot rot - ( f-diff d-diff )
496 : pazsan 1.2 ?dup IF ." sp += " 0 .r ." ;" cr THEN
497 :     ?dup IF ." fp += " 0 .r ." ;" cr THEN ;
498 : anton 1.1
499 :     : store ( item -- )
500 :     \ f is true if the item should be stored
501 :     \ f is false if the store is probably not necessary
502 :     dup item-type @ type-store-handler execute ;
503 :    
504 :     : stores ( -- )
505 :     effect-out-end @ effect-out ?do
506 :     i store
507 :     item-descr +loop ;
508 :    
509 :     : output-c ( -- )
510 : pazsan 1.2 ." I_" c-name 2@ type ." : /* " forth-name 2@ type ." ( " stack-string 2@ type ." ) */" cr
511 : anton 1.1 ." /* " doc 2@ type ." */" cr
512 :     ." {" cr
513 :     ." DEF_CA" cr
514 :     declarations
515 :     compute-offsets \ for everything else
516 :     flush-tos
517 :     fetches
518 : pazsan 1.2 stack-pointer-updates cr
519 : anton 1.1 ." NAME(" [char] " emit forth-name 2@ type [char] " emit ." )" cr \ debugging
520 :     ." {" cr
521 :     c-code 2@ type
522 :     ." }" cr
523 :     ." NEXT_P1;" cr
524 :     stores
525 :     fill-tos
526 : anton 1.7 ." NEXT_P2;" cr
527 : anton 1.1 ." }" cr
528 :     cr
529 :     ;
530 :    
531 :     : output-label ( -- )
532 :     ." &&I_" c-name 2@ type ." ," cr ;
533 :    
534 :     : output-alias ( -- )
535 :     primitive-number @ . ." alias " forth-name 2@ type cr
536 :     -1 primitive-number +! ;
537 :    
538 :     : process-file ( addr u xt -- )
539 :     >r r/o open-file
540 :     if
541 :     ." cannot open file" cr abort
542 :     endif
543 : pazsan 1.3 warnings @ if
544 :     ." ------------ CUT HERE -------------" cr endif
545 : pazsan 1.5 r> primfilter ;
546 :    

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