Add putchard and move to OrcJIT
[kaleidoscope-hs-old.git] / Main.hs
diff --git a/Main.hs b/Main.hs
index fcfe5dfff83e36cdf16525069f89620bf581e9df..f096ea6fa5177b8deb5671c570cb97ba79f37192 100644 (file)
--- a/Main.hs
+++ b/Main.hs
 {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
 {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
+{-# LANGUAGE RecursiveDo #-}
 
 module Main where
 
 import qualified AST
 
 module Main where
 
 import qualified AST
+import Control.Monad
+import Control.Monad.Trans.Class
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Data.Text.Lazy.IO as Text
 import Data.String
 import Foreign.Ptr
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Data.Text.Lazy.IO as Text
 import Data.String
 import Foreign.Ptr
+import System.Exit
 import System.IO
 import LLVM.Context
 import System.IO
 import LLVM.Context
-import LLVM.ExecutionEngine
+import LLVM.OrcJIT
+import LLVM.OrcJIT.CompileLayer
 import LLVM.Module
 import LLVM.Module
+import LLVM.PassManager
 import LLVM.IRBuilder
 import LLVM.AST.AddrSpace
 import LLVM.AST.Constant
 import LLVM.AST.Float
 import LLVM.IRBuilder
 import LLVM.AST.AddrSpace
 import LLVM.AST.Constant
 import LLVM.AST.Float
+import LLVM.AST.FloatingPointPredicate hiding (False, True)
 import LLVM.AST.Operand
 import LLVM.AST.Type as Type
 import LLVM.AST.Operand
 import LLVM.AST.Type as Type
+import LLVM.AST.Typed
 import LLVM.Pretty
 import LLVM.Pretty
+import LLVM.Linking
+import LLVM.Target
 
 
-foreign import ccall "dynamic" exprFun :: FunPtr (IO Float) -> IO Float
+import Control.Concurrent.MVar
+
+type ModuleBuilderE = ModuleBuilderT (Either String)
+
+foreign import ccall "dynamic" mkFun :: FunPtr (IO Double) -> IO Double
 
 main :: IO ()
 main = do
 
 main :: IO ()
 main = do
-  program <- read <$> getContents
-  let mdl = buildModule "main" $ mapM buildAST program
-  Text.hPutStrLn stderr (ppllvm mdl)
-  withContext $ \ctx ->
-    withMCJIT ctx Nothing Nothing Nothing Nothing $ \mcjit ->
-      withModuleFromAST ctx mdl $ \mdl' ->
-        withModuleInEngine mcjit mdl' $ \emdl -> do
-          Just f <- getFunction emdl "expr"
-          let f' = castFunPtr f :: FunPtr (IO Float)
-          exprFun f' >>= print
-
-buildAST :: AST.AST -> ModuleBuilder Operand
+  AST.Program asts <- read <$> getContents
+  let eitherMdl = buildModuleT "main" $ mapM buildAST asts
+
+  case eitherMdl of
+    Left err -> die err
+    Right mdl' -> withContext $ \ctx ->
+      withHostTargetMachine $ \tm -> do
+        -- hPutStrLn stderr "Before optimisation:"
+        -- Text.hPutStrLn stderr (ppllvm mdl')
+
+        withModuleFromAST ctx mdl' $ \mdl -> do
+          let spec = defaultCuratedPassSetSpec { optLevel = Just 3 }
+          withPassManager spec $ flip runPassManager mdl
+          -- hPutStrLn stderr "After optimisation:"
+          -- Text.hPutStrLn stderr . ppllvm =<< moduleAST mdl
+          jit tm mdl >>= print
+
+jit :: TargetMachine -> Module -> IO Double
+jit tm mdl = do
+  loadLibraryPermanently (Just "stdlib.dylib") >>= guard . not
+  compLayerVar <- newEmptyMVar
+  
+  -- jit time
+  withExecutionSession $ \exSession ->
+    withSymbolResolver exSession (SymbolResolver (symResolver compLayerVar)) $ \symResolverPtr ->
+      withObjectLinkingLayer exSession (const $ pure symResolverPtr) $ \linkingLayer ->
+        withModuleKey exSession $ \mdlKey ->
+          withIRCompileLayer linkingLayer tm $ \compLayer -> do
+            putMVar compLayerVar compLayer
+
+            withModule compLayer mdlKey mdl $ do
+              mangled <- mangleSymbol compLayer "expr"
+              Right (JITSymbol fPtr _) <- findSymbolIn compLayer mdlKey mangled False
+              mkFun (castPtrToFunPtr (wordPtrToPtr fPtr))
+
+  where symResolver clv sym = do
+          cl <- readMVar clv
+          ms <- findSymbol cl sym False
+          case ms of
+            Right s -> return (return s)
+            _ -> do
+              addr <- getSymbolAddressInProcess sym
+              return $ return (JITSymbol addr (JITSymbolFlags False False True True))
+
+evalProg :: AST.Program -> IO (Maybe Double)
+evalProg (AST.Program asts) = do
+  let eitherMdl = buildModuleT "main" $ mapM buildAST asts
+  case eitherMdl of
+    Left _ -> return Nothing
+    Right mdl' -> withContext $ \ctx ->
+      withHostTargetMachine $ \tm ->
+        withModuleFromAST ctx mdl' (fmap Just . jit tm)
+
+-- | Builds up programs at the top-level of an LLVM Module
+-- >>> evalProg (read "31 - 5")
+-- Just 26.0
+buildAST :: AST.AST -> ModuleBuilderE Operand
 buildAST (AST.Function nameStr paramStrs body) = do
 buildAST (AST.Function nameStr paramStrs body) = do
-  let name = fromString nameStr
-  function name params float $ \binds -> do
+  let n = fromString nameStr
+  function n params Type.double $ \binds -> do
     let bindMap = Map.fromList (zip paramStrs binds)
     buildExpr bindMap body >>= ret
     let bindMap = Map.fromList (zip paramStrs binds)
     buildExpr bindMap body >>= ret
-  where params = zip (repeat float) (map fromString paramStrs)
+  where params = zip (repeat Type.double) (map fromString paramStrs)
+buildAST (AST.Extern nameStr params) =
+  extern (fromString nameStr) (replicate (length params) Type.double) Type.double
 buildAST (AST.Eval e) =
 buildAST (AST.Eval e) =
-  function "expr" [] float $ \_ -> buildExpr mempty e >>= ret
+  function "expr" [] Type.double $ \_ -> buildExpr mempty e >>= ret
 
 
-buildExpr :: Map.Map String Operand -> AST.Expr -> IRBuilderT ModuleBuilder Operand
-buildExpr _ (AST.Num a) = pure $ ConstantOperand (Float (Single a))
-buildExpr binds (AST.Var name) = pure $ binds Map.! name
+-- | Builds up expressions, which are operands in LLVM IR
+-- >>> evalProg (read "def foo(x) x * 2; foo(6)")
+-- Just 12.0
+-- >>> evalProg (read "if 3 > 2 then 42 else 12")
+-- Just 42.0
+buildExpr :: Map.Map String Operand -> AST.Expr -> IRBuilderT ModuleBuilderE Operand
+buildExpr _ (AST.Num a) = pure $ ConstantOperand (Float (Double a))
+buildExpr binds (AST.Var n) = case binds Map.!? n of
+  Just x -> pure x
+  Nothing -> lift $ lift $ Left $ "'" <> n <> "' doesn't exist in scope"
 
 buildExpr binds (AST.Call nameStr params) = do
   paramOps <- mapM (buildExpr binds) params
   let name = fromString nameStr
       -- get a pointer to the function
 
 buildExpr binds (AST.Call nameStr params) = do
   paramOps <- mapM (buildExpr binds) params
   let name = fromString nameStr
       -- get a pointer to the function
-      typ = FunctionType float (replicate (length params) float) False
+      typ = FunctionType Type.double (replicate (length params) Type.double) False
       ptrTyp = Type.PointerType typ (AddrSpace 0)
       ref = GlobalReference ptrTyp name
   call (ConstantOperand ref) (zip paramOps (repeat []))
       ptrTyp = Type.PointerType typ (AddrSpace 0)
       ref = GlobalReference ptrTyp name
   call (ConstantOperand ref) (zip paramOps (repeat []))
@@ -64,4 +132,24 @@ buildExpr binds (AST.BinOp op a b) = do
                 AST.Add -> fadd
                 AST.Sub -> fsub
                 AST.Mul -> fmul
                 AST.Add -> fadd
                 AST.Sub -> fsub
                 AST.Mul -> fmul
+                AST.Cmp GT -> fcmp OGT
+                AST.Cmp LT -> fcmp OLT
+                AST.Cmp EQ -> fcmp OEQ
   instr va vb
   instr va vb
+
+buildExpr binds (AST.If cond thenE elseE) = mdo
+  _ifB <- block `named` "if"
+  condV <- buildExpr binds cond
+  when (typeOf condV /= i1) $ lift $ lift $ Left "Not a boolean"
+  condBr condV thenB elseB
+
+  thenB <- block `named` "then"
+  thenOp <- buildExpr binds thenE
+  br mergeB
+
+  elseB <- block `named` "else"
+  elseOp <- buildExpr binds elseE
+  br mergeB
+
+  mergeB <- block `named` "ifcont"
+  phi [(thenOp, thenB), (elseOp, elseB)]