examples/Kaleidoscope/Chapter4/toy.cpp

   1 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
   2 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
   3 #include "llvm/ExecutionEngine/MCJIT.h"
   4 #include "llvm/ExecutionEngine/SectionMemoryManager.h"
   5 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
   6 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
   7 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
   8 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
   9 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  10 #include "llvm/IR/Module.h"
  11 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  12 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  13 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  14 #include <cctype>
  15 #include <cstdio>
  16 #include <map>
  17 #include <string>
  18 #include <vector>
  19 using namespace llvm;
  20
  21 //===----------------------------------------------------------------------===//
  22 // Lexer
  23 //===----------------------------------------------------------------------===//
  24
  25 // The lexer returns tokens [0-255] if it is an unknown character, otherwise one
  26 // of these for known things.
  27 enum Token {
  28   tok_eof = -1,
  29
  30   // commands
  31   tok_def = -2,
  32   tok_extern = -3,
  33
  34   // primary
  35   tok_identifier = -4,
  36   tok_number = -5
  37 };
  38
  39 static std::string IdentifierStr; // Filled in if tok_identifier
  40 static double NumVal;             // Filled in if tok_number
  41
  42 /// gettok - Return the next token from standard input.
  43 static int gettok() {
  44   static int LastChar = ' ';
  45
  46   // Skip any whitespace.
  47   while (isspace(LastChar))
  48     LastChar = getchar();
  49
  50   if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
  51     IdentifierStr = LastChar;
  52     while (isalnum((LastChar = getchar())))
  53       IdentifierStr += LastChar;
  54
  55     if (IdentifierStr == "def")
  56       return tok_def;
  57     if (IdentifierStr == "extern")
  58       return tok_extern;
  59     return tok_identifier;
  60   }
  61
  62   if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') { // Number: [0-9.]+
  63     std::string NumStr;
  64     do {
  65       NumStr += LastChar;
  66       LastChar = getchar();
  67     } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
  68
  69     NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);
  70     return tok_number;
  71   }
  72
  73   if (LastChar == '#') {
  74     // Comment until end of line.
  75     do
  76       LastChar = getchar();
  77     while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
  78
  79     if (LastChar != EOF)
  80       return gettok();
  81   }
  82
  83   // Check for end of file.  Don't eat the EOF.
  84   if (LastChar == EOF)
  85     return tok_eof;
  86
  87   // Otherwise, just return the character as its ascii value.
  88   int ThisChar = LastChar;
  89   LastChar = getchar();
  90   return ThisChar;
  91 }
  92
  93 //===----------------------------------------------------------------------===//
  94 // Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
  95 //===----------------------------------------------------------------------===//
  96 namespace {
  97 /// ExprAST - Base class for all expression nodes.
  98 class ExprAST {
  99 public:
 100   virtual ~ExprAST() {}
 101   virtual Value *Codegen() = 0;
 102 };
 103
 104 /// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
 105 class NumberExprAST : public ExprAST {
 106   double Val;
 107
 108 public:
 109   NumberExprAST(double val) : Val(val) {}
 110   Value *Codegen() override;
 111 };
 112
 113 /// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
 114 class VariableExprAST : public ExprAST {
 115   std::string Name;
 116
 117 public:
 118   VariableExprAST(const std::string &name) : Name(name) {}
 119   Value *Codegen() override;
 120 };
 121
 122 /// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
 123 class BinaryExprAST : public ExprAST {
 124   char Op;
 125   ExprAST *LHS, *RHS;
 126
 127 public:
 128   BinaryExprAST(char op, ExprAST *lhs, ExprAST *rhs)
 129       : Op(op), LHS(lhs), RHS(rhs) {}
 130   Value *Codegen() override;
 131 };
 132
 133 /// CallExprAST - Expression class for function calls.
 134 class CallExprAST : public ExprAST {
 135   std::string Callee;
 136   std::vector<ExprAST *> Args;
 137
 138 public:
 139   CallExprAST(const std::string &callee, std::vector<ExprAST *> &args)
 140       : Callee(callee), Args(args) {}
 141   Value *Codegen() override;
 142 };
 143
 144 /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
 145 /// which captures its name, and its argument names (thus implicitly the number
 146 /// of arguments the function takes).
 147 class PrototypeAST {
 148   std::string Name;
 149   std::vector<std::string> Args;
 150
 151 public:
 152   PrototypeAST(const std::string &name, const std::vector<std::string> &args)
 153       : Name(name), Args(args) {}
 154
 155   Function *Codegen();
 156 };
 157
 158 /// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
 159 class FunctionAST {
 160   PrototypeAST *Proto;
 161   ExprAST *Body;
 162
 163 public:
 164   FunctionAST(PrototypeAST *proto, ExprAST *body) : Proto(proto), Body(body) {}
 165
 166   Function *Codegen();
 167 };
 168 } // end anonymous namespace
 169
 170 //===----------------------------------------------------------------------===//
 171 // Parser
 172 //===----------------------------------------------------------------------===//
 173
 174 /// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer.  CurTok is the current
 175 /// token the parser is looking at.  getNextToken reads another token from the
 176 /// lexer and updates CurTok with its results.
 177 static int CurTok;
 178 static int getNextToken() { return CurTok = gettok(); }
 179
 180 /// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
 181 /// defined.
 182 static std::map<char, int> BinopPrecedence;
 183
 184 /// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
 185 static int GetTokPrecedence() {
 186   if (!isascii(CurTok))
 187     return -1;
 188
 189   // Make sure it's a declared binop.
 190   int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
 191   if (TokPrec <= 0)
 192     return -1;
 193   return TokPrec;
 194 }
 195
 196 /// Error* - These are little helper functions for error handling.
 197 ExprAST *Error(const char *Str) {
 198   fprintf(stderr, "Error: %s\n", Str);
 199   return 0;
 200 }
 201 PrototypeAST *ErrorP(const char *Str) {
 202   Error(Str);
 203   return 0;
 204 }
 205 FunctionAST *ErrorF(const char *Str) {
 206   Error(Str);
 207   return 0;
 208 }
 209
 210 static ExprAST *ParseExpression();
 211
 212 /// identifierexpr
 213 ///   ::= identifier
 214 ///   ::= identifier '(' expression* ')'
 215 static ExprAST *ParseIdentifierExpr() {
 216   std::string IdName = IdentifierStr;
 217
 218   getNextToken(); // eat identifier.
 219
 220   if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
 221     return new VariableExprAST(IdName);
 222
 223   // Call.
 224   getNextToken(); // eat (
 225   std::vector<ExprAST *> Args;
 226   if (CurTok != ')') {
 227     while (1) {
 228       ExprAST *Arg = ParseExpression();
 229       if (!Arg)
 230         return 0;
 231       Args.push_back(Arg);
 232
 233       if (CurTok == ')')
 234         break;
 235
 236       if (CurTok != ',')
 237         return Error("Expected ')' or ',' in argument list");
 238       getNextToken();
 239     }
 240   }
 241
 242   // Eat the ')'.
 243   getNextToken();
 244
 245   return new CallExprAST(IdName, Args);
 246 }
 247
 248 /// numberexpr ::= number
 249 static ExprAST *ParseNumberExpr() {
 250   ExprAST *Result = new NumberExprAST(NumVal);
 251   getNextToken(); // consume the number
 252   return Result;
 253 }
 254
 255 /// parenexpr ::= '(' expression ')'
 256 static ExprAST *ParseParenExpr() {
 257   getNextToken(); // eat (.
 258   ExprAST *V = ParseExpression();
 259   if (!V)
 260     return 0;
 261
 262   if (CurTok != ')')
 263     return Error("expected ')'");
 264   getNextToken(); // eat ).
 265   return V;
 266 }
 267
 268 /// primary
 269 ///   ::= identifierexpr
 270 ///   ::= numberexpr
 271 ///   ::= parenexpr
 272 static ExprAST *ParsePrimary() {
 273   switch (CurTok) {
 274   default:
 275     return Error("unknown token when expecting an expression");
 276   case tok_identifier:
 277     return ParseIdentifierExpr();
 278   case tok_number:
 279     return ParseNumberExpr();
 280   case '(':
 281     return ParseParenExpr();
 282   }
 283 }
 284
 285 /// binoprhs
 286 ///   ::= ('+' primary)*
 287 static ExprAST *ParseBinOpRHS(int ExprPrec, ExprAST *LHS) {
 288   // If this is a binop, find its precedence.
 289   while (1) {
 290     int TokPrec = GetTokPrecedence();
 291
 292     // If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
 293     // consume it, otherwise we are done.
 294     if (TokPrec < ExprPrec)
 295       return LHS;
 296
 297     // Okay, we know this is a binop.
 298     int BinOp = CurTok;
 299     getNextToken(); // eat binop
 300
 301     // Parse the primary expression after the binary operator.
 302     ExprAST *RHS = ParsePrimary();
 303     if (!RHS)
 304       return 0;
 305
 306     // If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
 307     // the pending operator take RHS as its LHS.
 308     int NextPrec = GetTokPrecedence();
 309     if (TokPrec < NextPrec) {
 310       RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec + 1, RHS);
 311       if (RHS == 0)
 312         return 0;
 313     }
 314
 315     // Merge LHS/RHS.
 316     LHS = new BinaryExprAST(BinOp, LHS, RHS);
 317   }
 318 }
 319
 320 /// expression
 321 ///   ::= primary binoprhs
 322 ///
 323 static ExprAST *ParseExpression() {
 324   ExprAST *LHS = ParsePrimary();
 325   if (!LHS)
 326     return 0;
 327
 328   return ParseBinOpRHS(0, LHS);
 329 }
 330
 331 /// prototype
 332 ///   ::= id '(' id* ')'
 333 static PrototypeAST *ParsePrototype() {
 334   if (CurTok != tok_identifier)
 335     return ErrorP("Expected function name in prototype");
 336
 337   std::string FnName = IdentifierStr;
 338   getNextToken();
 339
 340   if (CurTok != '(')
 341     return ErrorP("Expected '(' in prototype");
 342
 343   std::vector<std::string> ArgNames;
 344   while (getNextToken() == tok_identifier)
 345     ArgNames.push_back(IdentifierStr);
 346   if (CurTok != ')')
 347     return ErrorP("Expected ')' in prototype");
 348
 349   // success.
 350   getNextToken(); // eat ')'.
 351
 352   return new PrototypeAST(FnName, ArgNames);
 353 }
 354
 355 /// definition ::= 'def' prototype expression
 356 static FunctionAST *ParseDefinition() {
 357   getNextToken(); // eat def.
 358   PrototypeAST *Proto = ParsePrototype();
 359   if (Proto == 0)
 360     return 0;
 361
 362   if (ExprAST *E = ParseExpression())
 363     return new FunctionAST(Proto, E);
 364   return 0;
 365 }
 366
 367 /// toplevelexpr ::= expression
 368 static FunctionAST *ParseTopLevelExpr() {
 369   if (ExprAST *E = ParseExpression()) {
 370     // Make an anonymous proto.
 371     PrototypeAST *Proto = new PrototypeAST("", std::vector<std::string>());
 372     return new FunctionAST(Proto, E);
 373   }
 374   return 0;
 375 }
 376
 377 /// external ::= 'extern' prototype
 378 static PrototypeAST *ParseExtern() {
 379   getNextToken(); // eat extern.
 380   return ParsePrototype();
 381 }
 382
 383 //===----------------------------------------------------------------------===//
 384 // Quick and dirty hack
 385 //===----------------------------------------------------------------------===//
 386
 387 // FIXME: Obviously we can do better than this
 388 std::string GenerateUniqueName(const char *root) {
 389   static int i = 0;
 390   char s[16];
 391   sprintf(s, "%s%d", root, i++);
 392   std::string S = s;
 393   return S;
 394 }
 395
 396 std::string MakeLegalFunctionName(std::string Name) {
 397   std::string NewName;
 398   if (!Name.length())
 399     return GenerateUniqueName("anon_func_");
 400
 401   // Start with what we have
 402   NewName = Name;
 403
 404   // Look for a numberic first character
 405   if (NewName.find_first_of("0123456789") == 0) {
 406     NewName.insert(0, 1, 'n');
 407   }
 408
 409   // Replace illegal characters with their ASCII equivalent
 410   std::string legal_elements =
 411       "_abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
 412   size_t pos;
 413   while ((pos = NewName.find_first_not_of(legal_elements)) !=
 414          std::string::npos) {
 415     char old_c = NewName.at(pos);
 416     char new_str[16];
 417     sprintf(new_str, "%d", (int)old_c);
 418     NewName = NewName.replace(pos, 1, new_str);
 419   }
 420
 421   return NewName;
 422 }
 423
 424 //===----------------------------------------------------------------------===//
 425 // MCJIT helper class
 426 //===----------------------------------------------------------------------===//
 427
 428 class MCJITHelper {
 429 public:
 430   MCJITHelper(LLVMContext &C) : Context(C), OpenModule(NULL) {}
 431   ~MCJITHelper();
 432
 433   Function *getFunction(const std::string FnName);
 434   Module *getModuleForNewFunction();
 435   void *getPointerToFunction(Function *F);
 436   void *getSymbolAddress(const std::string &Name);
 437   void dump();
 438
 439 private:
 440   typedef std::vector<Module *> ModuleVector;
 441   typedef std::vector<ExecutionEngine *> EngineVector;
 442
 443   LLVMContext &Context;
 444   Module *OpenModule;
 445   ModuleVector Modules;
 446   EngineVector Engines;
 447 };
 448
 449 class HelpingMemoryManager : public SectionMemoryManager {
 450   HelpingMemoryManager(const HelpingMemoryManager &) = delete;
 451   void operator=(const HelpingMemoryManager &) = delete;
 452
 453 public:
 454   HelpingMemoryManager(MCJITHelper *Helper) : MasterHelper(Helper) {}
 455   ~HelpingMemoryManager() override {}
 456
 457   /// This method returns the address of the specified symbol.
 458   /// Our implementation will attempt to find symbols in other
 459   /// modules associated with the MCJITHelper to cross link symbols
 460   /// from one generated module to another.
 461   uint64_t getSymbolAddress(const std::string &Name) override;
 462
 463 private:
 464   MCJITHelper *MasterHelper;
 465 };
 466
 467 uint64_t HelpingMemoryManager::getSymbolAddress(const std::string &Name) {
 468   uint64_t FnAddr = SectionMemoryManager::getSymbolAddress(Name);
 469   if (FnAddr)
 470     return FnAddr;
 471
 472   uint64_t HelperFun = (uint64_t)MasterHelper->getSymbolAddress(Name);
 473   if (!HelperFun)
 474     report_fatal_error("Program used extern function '" + Name +
 475                        "' which could not be resolved!");
 476
 477   return HelperFun;
 478 }
 479
 480 MCJITHelper::~MCJITHelper() {
 481   if (OpenModule)
 482     delete OpenModule;
 483   EngineVector::iterator begin = Engines.begin();
 484   EngineVector::iterator end = Engines.end();
 485   EngineVector::iterator it;
 486   for (it = begin; it != end; ++it)
 487     delete *it;
 488 }
 489
 490 Function *MCJITHelper::getFunction(const std::string FnName) {
 491   ModuleVector::iterator begin = Modules.begin();
 492   ModuleVector::iterator end = Modules.end();
 493   ModuleVector::iterator it;
 494   for (it = begin; it != end; ++it) {
 495     Function *F = (*it)->getFunction(FnName);
 496     if (F) {
 497       if (*it == OpenModule)
 498         return F;
 499
 500       assert(OpenModule != NULL);
 501
 502       // This function is in a module that has already been JITed.
 503       // We need to generate a new prototype for external linkage.
 504       Function *PF = OpenModule->getFunction(FnName);
 505       if (PF && !PF->empty()) {
 506         ErrorF("redefinition of function across modules");
 507         return 0;
 508       }
 509
 510       // If we don't have a prototype yet, create one.
 511       if (!PF)
 512         PF = Function::Create(F->getFunctionType(), Function::ExternalLinkage,
 513                               FnName, OpenModule);
 514       return PF;
 515     }
 516   }
 517   return NULL;
 518 }
 519
 520 Module *MCJITHelper::getModuleForNewFunction() {
 521   // If we have a Module that hasn't been JITed, use that.
 522   if (OpenModule)
 523     return OpenModule;
 524
 525   // Otherwise create a new Module.
 526   std::string ModName = GenerateUniqueName("mcjit_module_");
 527   Module *M = new Module(ModName, Context);
 528   Modules.push_back(M);
 529   OpenModule = M;
 530   return M;
 531 }
 532
 533 void *MCJITHelper::getPointerToFunction(Function *F) {
 534   // See if an existing instance of MCJIT has this function.
 535   EngineVector::iterator begin = Engines.begin();
 536   EngineVector::iterator end = Engines.end();
 537   EngineVector::iterator it;
 538   for (it = begin; it != end; ++it) {
 539     void *P = (*it)->getPointerToFunction(F);
 540     if (P)
 541       return P;
 542   }
 543
 544   // If we didn't find the function, see if we can generate it.
 545   if (OpenModule) {
 546     std::string ErrStr;
 547     ExecutionEngine *NewEngine =
 548         EngineBuilder(std::unique_ptr<Module>(OpenModule))
 549             .setErrorStr(&ErrStr)
 550             .setMCJITMemoryManager(std::unique_ptr<HelpingMemoryManager>(
 551                 new HelpingMemoryManager(this)))
 552             .create();
 553     if (!NewEngine) {
 554       fprintf(stderr, "Could not create ExecutionEngine: %s\n", ErrStr.c_str());
 555       exit(1);
 556     }
 557
 558     // Create a function pass manager for this engine
 559     auto *FPM = new legacy::FunctionPassManager(OpenModule);
 560
 561     // Set up the optimizer pipeline.  Start with registering info about how the
 562     // target lays out data structures.
 563     OpenModule->setDataLayout(NewEngine->getDataLayout());
 564     // Provide basic AliasAnalysis support for GVN.
 565     FPM->add(createBasicAliasAnalysisPass());
 566     // Promote allocas to registers.
 567     FPM->add(createPromoteMemoryToRegisterPass());
 568     // Do simple "peephole" optimizations and bit-twiddling optzns.
 569     FPM->add(createInstructionCombiningPass());
 570     // Reassociate expressions.
 571     FPM->add(createReassociatePass());
 572     // Eliminate Common SubExpressions.
 573     FPM->add(createGVNPass());
 574     // Simplify the control flow graph (deleting unreachable blocks, etc).
 575     FPM->add(createCFGSimplificationPass());
 576     FPM->doInitialization();
 577
 578     // For each function in the module
 579     Module::iterator it;
 580     Module::iterator end = OpenModule->end();
 581     for (it = OpenModule->begin(); it != end; ++it) {
 582       // Run the FPM on this function
 583       FPM->run(*it);
 584     }
 585
 586     // We don't need this anymore
 587     delete FPM;
 588
 589     OpenModule = NULL;
 590     Engines.push_back(NewEngine);
 591     NewEngine->finalizeObject();
 592     return NewEngine->getPointerToFunction(F);
 593   }
 594   return NULL;
 595 }
 596
 597 void *MCJITHelper::getSymbolAddress(const std::string &Name) {
 598   // Look for the symbol in each of our execution engines.
 599   EngineVector::iterator begin = Engines.begin();
 600   EngineVector::iterator end = Engines.end();
 601   EngineVector::iterator it;
 602   for (it = begin; it != end; ++it) {
 603     uint64_t FAddr = (*it)->getFunctionAddress(Name);
 604     if (FAddr) {
 605       return (void *)FAddr;
 606     }
 607   }
 608   return NULL;
 609 }
 610
 611 void MCJITHelper::dump() {
 612   ModuleVector::iterator begin = Modules.begin();
 613   ModuleVector::iterator end = Modules.end();
 614   ModuleVector::iterator it;
 615   for (it = begin; it != end; ++it)
 616     (*it)->dump();
 617 }
 618 //===----------------------------------------------------------------------===//
 619 // Code Generation
 620 //===----------------------------------------------------------------------===//
 621
 622 static MCJITHelper *JITHelper;
 623 static IRBuilder<> Builder(getGlobalContext());
 624 static std::map<std::string, Value *> NamedValues;
 625
 626 Value *ErrorV(const char *Str) {
 627   Error(Str);
 628   return 0;
 629 }
 630
 631 Value *NumberExprAST::Codegen() {
 632   return ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(Val));
 633 }
 634
 635 Value *VariableExprAST::Codegen() {
 636   // Look this variable up in the function.
 637   Value *V = NamedValues[Name];
 638   return V ? V : ErrorV("Unknown variable name");
 639 }
 640
 641 Value *BinaryExprAST::Codegen() {
 642   Value *L = LHS->Codegen();
 643   Value *R = RHS->Codegen();
 644   if (L == 0 || R == 0)
 645     return 0;
 646
 647   switch (Op) {
 648   case '+':
 649     return Builder.CreateFAdd(L, R, "addtmp");
 650   case '-':
 651     return Builder.CreateFSub(L, R, "subtmp");
 652   case '*':
 653     return Builder.CreateFMul(L, R, "multmp");
 654   case '<':
 655     L = Builder.CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
 656     // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
 657     return Builder.CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
 658                                 "booltmp");
 659   default:
 660     return ErrorV("invalid binary operator");
 661   }
 662 }
 663
 664 Value *CallExprAST::Codegen() {
 665   // Look up the name in the global module table.
 666   Function *CalleeF = JITHelper->getFunction(Callee);
 667   if (CalleeF == 0)
 668     return ErrorV("Unknown function referenced");
 669
 670   // If argument mismatch error.
 671   if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
 672     return ErrorV("Incorrect # arguments passed");
 673
 674   std::vector<Value *> ArgsV;
 675   for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
 676     ArgsV.push_back(Args[i]->Codegen());
 677     if (ArgsV.back() == 0)
 678       return 0;
 679   }
 680
 681   return Builder.CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
 682 }
 683
 684 Function *PrototypeAST::Codegen() {
 685   // Make the function type:  double(double,double) etc.
 686   std::vector<Type *> Doubles(Args.size(),
 687                               Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
 688   FunctionType *FT =
 689       FunctionType::get(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), Doubles, false);
 690
 691   std::string FnName = MakeLegalFunctionName(Name);
 692
 693   Module *M = JITHelper->getModuleForNewFunction();
 694
 695   Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, FnName, M);
 696
 697   // If F conflicted, there was already something named 'Name'.  If it has a
 698   // body, don't allow redefinition or reextern.
 699   if (F->getName() != FnName) {
 700     // Delete the one we just made and get the existing one.
 701     F->eraseFromParent();
 702     F = JITHelper->getFunction(Name);
 703     // If F already has a body, reject this.
 704     if (!F->empty()) {
 705       ErrorF("redefinition of function");
 706       return 0;
 707     }
 708
 709     // If F took a different number of args, reject.
 710     if (F->arg_size() != Args.size()) {
 711       ErrorF("redefinition of function with different # args");
 712       return 0;
 713     }
 714   }
 715
 716   // Set names for all arguments.
 717   unsigned Idx = 0;
 718   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); Idx != Args.size();
 719        ++AI, ++Idx) {
 720     AI->setName(Args[Idx]);
 721
 722     // Add arguments to variable symbol table.
 723     NamedValues[Args[Idx]] = AI;
 724   }
 725
 726   return F;
 727 }
 728
 729 Function *FunctionAST::Codegen() {
 730   NamedValues.clear();
 731
 732   Function *TheFunction = Proto->Codegen();
 733   if (TheFunction == 0)
 734     return 0;
 735
 736   // Create a new basic block to start insertion into.
 737   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
 738   Builder.SetInsertPoint(BB);
 739
 740   if (Value *RetVal = Body->Codegen()) {
 741     // Finish off the function.
 742     Builder.CreateRet(RetVal);
 743
 744     // Validate the generated code, checking for consistency.
 745     verifyFunction(*TheFunction);
 746
 747     return TheFunction;
 748   }
 749
 750   // Error reading body, remove function.
 751   TheFunction->eraseFromParent();
 752   return 0;
 753 }
 754
 755 //===----------------------------------------------------------------------===//
 756 // Top-Level parsing and JIT Driver
 757 //===----------------------------------------------------------------------===//
 758
 759 static void HandleDefinition() {
 760   if (FunctionAST *F = ParseDefinition()) {
 761     if (Function *LF = F->Codegen()) {
 762       fprintf(stderr, "Read function definition:");
 763       LF->dump();
 764     }
 765   } else {
 766     // Skip token for error recovery.
 767     getNextToken();
 768   }
 769 }
 770
 771 static void HandleExtern() {
 772   if (PrototypeAST *P = ParseExtern()) {
 773     if (Function *F = P->Codegen()) {
 774       fprintf(stderr, "Read extern: ");
 775       F->dump();
 776     }
 777   } else {
 778     // Skip token for error recovery.
 779     getNextToken();
 780   }
 781 }
 782
 783 static void HandleTopLevelExpression() {
 784   // Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
 785   if (FunctionAST *F = ParseTopLevelExpr()) {
 786     if (Function *LF = F->Codegen()) {
 787       // JIT the function, returning a function pointer.
 788       void *FPtr = JITHelper->getPointerToFunction(LF);
 789
 790       // Cast it to the right type (takes no arguments, returns a double) so we
 791       // can call it as a native function.
 792       double (*FP)() = (double (*)())(intptr_t)FPtr;
 793       fprintf(stderr, "Evaluated to %f\n", FP());
 794     }
 795   } else {
 796     // Skip token for error recovery.
 797     getNextToken();
 798   }
 799 }
 800
 801 /// top ::= definition | external | expression | ';'
 802 static void MainLoop() {
 803   while (1) {
 804     fprintf(stderr, "ready> ");
 805     switch (CurTok) {
 806     case tok_eof:
 807       return;
 808     case ';':
 809       getNextToken();
 810       break; // ignore top-level semicolons.
 811     case tok_def:
 812       HandleDefinition();
 813       break;
 814     case tok_extern:
 815       HandleExtern();
 816       break;
 817     default:
 818       HandleTopLevelExpression();
 819       break;
 820     }
 821   }
 822 }
 823
 824 //===----------------------------------------------------------------------===//
 825 // "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
 826 //===----------------------------------------------------------------------===//
 827
 828 /// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
 829 extern "C" double putchard(double X) {
 830   putchar((char)X);
 831   return 0;
 832 }
 833
 834 //===----------------------------------------------------------------------===//
 835 // Main driver code.
 836 //===----------------------------------------------------------------------===//
 837
 838 int main() {
 839   InitializeNativeTarget();
 840   InitializeNativeTargetAsmPrinter();
 841   InitializeNativeTargetAsmParser();
 842   LLVMContext &Context = getGlobalContext();
 843   JITHelper = new MCJITHelper(Context);
 844
 845   // Install standard binary operators.
 846   // 1 is lowest precedence.
 847   BinopPrecedence['<'] = 10;
 848   BinopPrecedence['+'] = 20;
 849   BinopPrecedence['-'] = 20;
 850   BinopPrecedence['*'] = 40; // highest.
 851
 852   // Prime the first token.
 853   fprintf(stderr, "ready> ");
 854   getNextToken();
 855
 856   // Run the main "interpreter loop" now.
 857   MainLoop();
 858
 859   // Print out all of the generated code.
 860   JITHelper->dump();
 861
 862   return 0;
 863 }