examples/BrainF/BrainFDriver.cpp

   1 //===-- BrainFDriver.cpp - BrainF compiler driver -----------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===--------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This program converts the BrainF language into LLVM assembly,
  11 // which it can then run using the JIT or output as BitCode.
  12 //
  13 // This implementation has a tape of 65536 bytes,
  14 // with the head starting in the middle.
  15 // Range checking is off by default, so be careful.
  16 // It can be enabled with -abc.
  17 //
  18 // Use:
  19 // ./BrainF -jit      prog.bf          #Run program now
  20 // ./BrainF -jit -abc prog.bf          #Run program now safely
  21 // ./BrainF           prog.bf          #Write as BitCode
  22 //
  23 // lli prog.bf.bc                      #Run generated BitCode
  24 //
  25 //===--------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #include "BrainF.h"
  28 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  29 #include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
  30 #include "llvm/ExecutionEngine/GenericValue.h"
  31 #include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
  32 #include "llvm/IR/Constants.h"
  33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  34 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  35 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  37 #include <fstream>
  38 #include <iostream>
  39 using namespace llvm;
  40
  41 //Command line options
  42
  43 static cl::opt<std::string>
  44 InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input brainf>"));
  45
  46 static cl::opt<std::string>
  47 OutputFilename("o", cl::desc("Output filename"), cl::value_desc("filename"));
  48
  49 static cl::opt<bool>
  50 ArrayBoundsChecking("abc", cl::desc("Enable array bounds checking"));
  51
  52 static cl::opt<bool>
  53 JIT("jit", cl::desc("Run program Just-In-Time"));
  54
  55
  56 //Add main function so can be fully compiled
  57 void addMainFunction(Module *mod) {
  58   //define i32 @main(i32 %argc, i8 **%argv)
  59   Function *main_func = cast<Function>(mod->
  60     getOrInsertFunction("main", IntegerType::getInt32Ty(mod->getContext()),
  61                         IntegerType::getInt32Ty(mod->getContext()),
  62                         PointerType::getUnqual(PointerType::getUnqual(
  63                           IntegerType::getInt8Ty(mod->getContext()))), NULL));
  64   {
  65     Function::arg_iterator args = main_func->arg_begin();
  66     Value *arg_0 = args++;
  67     arg_0->setName("argc");
  68     Value *arg_1 = args++;
  69     arg_1->setName("argv");
  70   }
  71
  72   //main.0:
  73   BasicBlock *bb = BasicBlock::Create(mod->getContext(), "main.0", main_func);
  74
  75   //call void @brainf()
  76   {
  77     CallInst *brainf_call = CallInst::Create(mod->getFunction("brainf"),
  78                                              "", bb);
  79     brainf_call->setTailCall(false);
  80   }
  81
  82   //ret i32 0
  83   ReturnInst::Create(mod->getContext(),
  84                      ConstantInt::get(mod->getContext(), APInt(32, 0)), bb);
  85 }
  86
  87 int main(int argc, char **argv) {
  88   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, " BrainF compiler\n");
  89
  90   LLVMContext &Context = getGlobalContext();
  91
  92   if (InputFilename == "") {
  93     errs() << "Error: You must specify the filename of the program to "
  94     "be compiled.  Use --help to see the options.\n";
  95     abort();
  96   }
  97
  98   //Get the output stream
  99   raw_ostream *out = &outs();
 100   if (!JIT) {
 101     if (OutputFilename == "") {
 102       std::string base = InputFilename;
 103       if (InputFilename == "-") { base = "a"; }
 104
 105       // Use default filename.
 106       OutputFilename = base+".bc";
 107     }
 108     if (OutputFilename != "-") {
 109       std::string ErrInfo;
 110       out = new raw_fd_ostream(OutputFilename.c_str(), ErrInfo,
 111                                sys::fs::F_Binary);
 112     }
 113   }
 114
 115   //Get the input stream
 116   std::istream *in = &std::cin;
 117   if (InputFilename != "-")
 118     in = new std::ifstream(InputFilename.c_str());
 119
 120   //Gather the compile flags
 121   BrainF::CompileFlags cf = BrainF::flag_off;
 122   if (ArrayBoundsChecking)
 123     cf = BrainF::CompileFlags(cf | BrainF::flag_arraybounds);
 124
 125   //Read the BrainF program
 126   BrainF bf;
 127   Module *mod = bf.parse(in, 65536, cf, Context); //64 KiB
 128   if (in != &std::cin)
 129     delete in;
 130   addMainFunction(mod);
 131
 132   //Verify generated code
 133   if (verifyModule(*mod)) {
 134     errs() << "Error: module failed verification.  This shouldn't happen.\n";
 135     abort();
 136   }
 137
 138   //Write it out
 139   if (JIT) {
 140     InitializeNativeTarget();
 141
 142     outs() << "------- Running JIT -------\n";
 143     ExecutionEngine *ee = EngineBuilder(mod).create();
 144     std::vector<GenericValue> args;
 145     Function *brainf_func = mod->getFunction("brainf");
 146     GenericValue gv = ee->runFunction(brainf_func, args);
 147   } else {
 148     WriteBitcodeToFile(mod, *out);
 149   }
 150
 151   //Clean up
 152   if (out != &outs())
 153     delete out;
 154   delete mod;
 155
 156   llvm_shutdown();
 157
 158   return 0;
 159 }