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 // llvm-ld -native -o=prog prog.bf.bc  #Compile BitCode into native executable
  25 //
  26 //===--------------------------------------------------------------------===//
  27
  28 #include "BrainF.h"
  29 #include "llvm/Constants.h"
  30 #include "llvm/ModuleProvider.h"
  31 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  32 #include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
  33 #include "llvm/ExecutionEngine/GenericValue.h"
  34 #include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  37 #include <fstream>
  38 #include <iostream>
  39
  40 using namespace llvm;
  41
  42 //Command line options
  43
  44 static cl::opt<std::string>
  45 InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input brainf>"));
  46
  47 static cl::opt<std::string>
  48 OutputFilename("o", cl::desc("Output filename"), cl::value_desc("filename"));
  49
  50 static cl::opt<bool>
  51 ArrayBoundsChecking("abc", cl::desc("Enable array bounds checking"));
  52
  53 static cl::opt<bool>
  54 JIT("jit", cl::desc("Run program Just-In-Time"));
  55
  56
  57 //Add main function so can be fully compiled
  58 void addMainFunction(Module *mod) {
  59   //define i32 @main(i32 %argc, i8 **%argv)
  60   Function *main_func = cast<Function>(mod->
  61     getOrInsertFunction("main", IntegerType::Int32Ty, IntegerType::Int32Ty,
  62                         PointerType::getUnqual(PointerType::getUnqual(
  63                           IntegerType::Int8Ty)), 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 = new BasicBlock("main.0", main_func);
  74
  75   //call void @brainf()
  76   {
  77     CallInst *brainf_call = new CallInst(mod->getFunction("brainf"),
  78                                          "", bb);
  79     brainf_call->setTailCall(false);
  80   }
  81
  82   //ret i32 0
  83   new ReturnInst(ConstantInt::get(APInt(32, 0)), bb);
  84 }
  85
  86 int main(int argc, char **argv) {
  87   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, " BrainF compiler\n");
  88
  89   if (InputFilename == "") {
  90     cerr<<"Error: You must specify the filename of the program to "
  91           "be compiled.  Use --help to see the options.\n";
  92     abort();
  93   }
  94
  95   //Get the output stream
  96   std::ostream *out = &std::cout;
  97   if (!JIT) {
  98     if (OutputFilename == "") {
  99       std::string base = InputFilename;
 100       if (InputFilename == "-") {base = "a";}
 101
 102       //Use default filename
 103       const char *suffix = ".bc";
 104       OutputFilename = base+suffix;
 105     }
 106     if (OutputFilename != "-") {
 107       out = new std::
 108         ofstream(OutputFilename.c_str(),
 109                  std::ios::out | std::ios::trunc | std::ios::binary);
 110     }
 111   }
 112
 113   //Get the input stream
 114   std::istream *in = &std::cin;
 115   if (InputFilename != "-") {
 116     in = new std::ifstream(InputFilename.c_str());
 117   }
 118
 119   //Gather the compile flags
 120   BrainF::CompileFlags cf = BrainF::flag_off;
 121   if (ArrayBoundsChecking) {
 122     cf = BrainF::CompileFlags(cf | BrainF::flag_arraybounds);
 123   }
 124
 125   //Read the BrainF program
 126   BrainF bf;
 127   Module *mod = bf.parse(in, 65536, cf); //64 KiB
 128   if (in != &std::cin) {delete in;}
 129   addMainFunction(mod);
 130
 131   //Verify generated code
 132   if (verifyModule(*mod)) {
 133     cerr<<"Error: module failed verification.  This shouldn't happen.\n";
 134     abort();
 135   }
 136
 137   //Write it out
 138   if (JIT) {
 139     cout<<"------- Running JIT -------\n";
 140     ExistingModuleProvider *mp = new ExistingModuleProvider(mod);
 141     ExecutionEngine *ee = ExecutionEngine::create(mp, false);
 142     std::vector<GenericValue> args;
 143     Function *brainf_func = mod->getFunction("brainf");
 144     GenericValue gv = ee->runFunction(brainf_func, args);
 145   } else {
 146     WriteBitcodeToFile(mod, *out);
 147   }
 148
 149   //Clean up
 150   if (out != &std::cout) {delete out;}
 151   delete mod;
 152
 153   llvm_shutdown();
 154
 155   return 0;
 156 }