examples/Kaleidoscope/Chapter8/toy.cpp

   1 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
   2 #include "llvm/ADT/Triple.h"
   3 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
   4 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
   5 #include "llvm/ExecutionEngine/MCJIT.h"
   6 #include "llvm/ExecutionEngine/SectionMemoryManager.h"
   7 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
   8 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
   9 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  10 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  11 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  12 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  13 #include "llvm/IR/Module.h"
  14 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  15 #include "llvm/Support/Host.h"
  16 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include <cctype>
  19 #include <cstdio>
  20 #include <iostream>
  21 #include <map>
  22 #include <string>
  23 #include <vector>
  24 using namespace llvm;
  25
  26 //===----------------------------------------------------------------------===//
  27 // Lexer
  28 //===----------------------------------------------------------------------===//
  29
  30 // The lexer returns tokens [0-255] if it is an unknown character, otherwise one
  31 // of these for known things.
  32 enum Token {
  33   tok_eof = -1,
  34
  35   // commands
  36   tok_def = -2,
  37   tok_extern = -3,
  38
  39   // primary
  40   tok_identifier = -4,
  41   tok_number = -5,
  42
  43   // control
  44   tok_if = -6,
  45   tok_then = -7,
  46   tok_else = -8,
  47   tok_for = -9,
  48   tok_in = -10,
  49
  50   // operators
  51   tok_binary = -11,
  52   tok_unary = -12,
  53
  54   // var definition
  55   tok_var = -13
  56 };
  57
  58 std::string getTokName(int Tok) {
  59   switch (Tok) {
  60   case tok_eof:
  61     return "eof";
  62   case tok_def:
  63     return "def";
  64   case tok_extern:
  65     return "extern";
  66   case tok_identifier:
  67     return "identifier";
  68   case tok_number:
  69     return "number";
  70   case tok_if:
  71     return "if";
  72   case tok_then:
  73     return "then";
  74   case tok_else:
  75     return "else";
  76   case tok_for:
  77     return "for";
  78   case tok_in:
  79     return "in";
  80   case tok_binary:
  81     return "binary";
  82   case tok_unary:
  83     return "unary";
  84   case tok_var:
  85     return "var";
  86   }
  87   return std::string(1, (char)Tok);
  88 }
  89
  90 namespace {
  91 class PrototypeAST;
  92 class ExprAST;
  93 }
  94 static IRBuilder<> Builder(getGlobalContext());
  95 struct DebugInfo {
  96   DICompileUnit *TheCU;
  97   DIType *DblTy;
  98   std::vector<DIScope *> LexicalBlocks;
  99   std::map<const PrototypeAST *, DIScope *> FnScopeMap;
 100
 101   void emitLocation(ExprAST *AST);
 102   DIType *getDoubleTy();
 103 } KSDbgInfo;
 104
 105 static std::string IdentifierStr; // Filled in if tok_identifier
 106 static double NumVal;             // Filled in if tok_number
 107 struct SourceLocation {
 108   int Line;
 109   int Col;
 110 };
 111 static SourceLocation CurLoc;
 112 static SourceLocation LexLoc = { 1, 0 };
 113
 114 static int advance() {
 115   int LastChar = getchar();
 116
 117   if (LastChar == '\n' || LastChar == '\r') {
 118     LexLoc.Line++;
 119     LexLoc.Col = 0;
 120   } else
 121     LexLoc.Col++;
 122   return LastChar;
 123 }
 124
 125 /// gettok - Return the next token from standard input.
 126 static int gettok() {
 127   static int LastChar = ' ';
 128
 129   // Skip any whitespace.
 130   while (isspace(LastChar))
 131     LastChar = advance();
 132
 133   CurLoc = LexLoc;
 134
 135   if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
 136     IdentifierStr = LastChar;
 137     while (isalnum((LastChar = advance())))
 138       IdentifierStr += LastChar;
 139
 140     if (IdentifierStr == "def")
 141       return tok_def;
 142     if (IdentifierStr == "extern")
 143       return tok_extern;
 144     if (IdentifierStr == "if")
 145       return tok_if;
 146     if (IdentifierStr == "then")
 147       return tok_then;
 148     if (IdentifierStr == "else")
 149       return tok_else;
 150     if (IdentifierStr == "for")
 151       return tok_for;
 152     if (IdentifierStr == "in")
 153       return tok_in;
 154     if (IdentifierStr == "binary")
 155       return tok_binary;
 156     if (IdentifierStr == "unary")
 157       return tok_unary;
 158     if (IdentifierStr == "var")
 159       return tok_var;
 160     return tok_identifier;
 161   }
 162
 163   if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') { // Number: [0-9.]+
 164     std::string NumStr;
 165     do {
 166       NumStr += LastChar;
 167       LastChar = advance();
 168     } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
 169
 170     NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);
 171     return tok_number;
 172   }
 173
 174   if (LastChar == '#') {
 175     // Comment until end of line.
 176     do
 177       LastChar = advance();
 178     while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
 179
 180     if (LastChar != EOF)
 181       return gettok();
 182   }
 183
 184   // Check for end of file.  Don't eat the EOF.
 185   if (LastChar == EOF)
 186     return tok_eof;
 187
 188   // Otherwise, just return the character as its ascii value.
 189   int ThisChar = LastChar;
 190   LastChar = advance();
 191   return ThisChar;
 192 }
 193
 194 //===----------------------------------------------------------------------===//
 195 // Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
 196 //===----------------------------------------------------------------------===//
 197 namespace {
 198
 199 std::ostream &indent(std::ostream &O, int size) {
 200   return O << std::string(size, ' ');
 201 }
 202
 203 /// ExprAST - Base class for all expression nodes.
 204 class ExprAST {
 205   SourceLocation Loc;
 206 public:
 207   int getLine() const { return Loc.Line; }
 208   int getCol() const { return Loc.Col; }
 209   ExprAST(SourceLocation Loc = CurLoc) : Loc(Loc) {}
 210   virtual std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) {
 211     return out << ':' << getLine() << ':' << getCol() << '\n';
 212   }
 213   virtual ~ExprAST() {}
 214   virtual Value *Codegen() = 0;
 215 };
 216
 217 /// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
 218 class NumberExprAST : public ExprAST {
 219   double Val;
 220 public:
 221   NumberExprAST(double Val) : Val(Val) {}
 222   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 223     return ExprAST::dump(out << Val, ind);
 224   }
 225   Value *Codegen() override;
 226 };
 227
 228 /// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
 229 class VariableExprAST : public ExprAST {
 230   std::string Name;
 231 public:
 232   VariableExprAST(SourceLocation Loc, const std::string &Name)
 233       : ExprAST(Loc), Name(Name) {}
 234   const std::string &getName() const { return Name; }
 235   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 236     return ExprAST::dump(out << Name, ind);
 237   }
 238   Value *Codegen() override;
 239 };
 240
 241 /// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
 242 class UnaryExprAST : public ExprAST {
 243   char Opcode;
 244   std::unique_ptr<ExprAST> Operand;
 245 public:
 246   UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand)
 247       : Opcode(Opcode), Operand(std::move(Operand)) {}
 248   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 249     ExprAST::dump(out << "unary" << Opcode, ind);
 250     Operand->dump(out, ind + 1);
 251     return out;
 252   }
 253   Value *Codegen() override;
 254 };
 255
 256 /// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
 257 class BinaryExprAST : public ExprAST {
 258   char Op;
 259   std::unique_ptr<ExprAST> LHS, RHS;
 260 public:
 261   BinaryExprAST(SourceLocation Loc, char Op, std::unique_ptr<ExprAST> LHS,
 262                 std::unique_ptr<ExprAST> RHS)
 263       : ExprAST(Loc), Op(Op), LHS(std::move(LHS)), RHS(std::move(RHS)) {}
 264   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 265     ExprAST::dump(out << "binary" << Op, ind);
 266     LHS->dump(indent(out, ind) << "LHS:", ind + 1);
 267     RHS->dump(indent(out, ind) << "RHS:", ind + 1);
 268     return out;
 269   }
 270   Value *Codegen() override;
 271 };
 272
 273 /// CallExprAST - Expression class for function calls.
 274 class CallExprAST : public ExprAST {
 275   std::string Callee;
 276   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 277 public:
 278   CallExprAST(SourceLocation Loc, const std::string &Callee,
 279               std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args)
 280       : ExprAST(Loc), Callee(Callee), Args(std::move(Args)) {}
 281   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 282     ExprAST::dump(out << "call " << Callee, ind);
 283     for (const auto &Arg : Args)
 284       Arg->dump(indent(out, ind + 1), ind + 1);
 285     return out;
 286   }
 287   Value *Codegen() override;
 288 };
 289
 290 /// IfExprAST - Expression class for if/then/else.
 291 class IfExprAST : public ExprAST {
 292   std::unique_ptr<ExprAST> Cond, Then, Else;
 293 public:
 294   IfExprAST(SourceLocation Loc, std::unique_ptr<ExprAST> Cond,
 295             std::unique_ptr<ExprAST> Then, std::unique_ptr<ExprAST> Else)
 296     : ExprAST(Loc), Cond(std::move(Cond)), Then(std::move(Then)), Else(std::move(Else)) {}
 297   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 298     ExprAST::dump(out << "if", ind);
 299     Cond->dump(indent(out, ind) << "Cond:", ind + 1);
 300     Then->dump(indent(out, ind) << "Then:", ind + 1);
 301     Else->dump(indent(out, ind) << "Else:", ind + 1);
 302     return out;
 303   }
 304   Value *Codegen() override;
 305 };
 306
 307 /// ForExprAST - Expression class for for/in.
 308 class ForExprAST : public ExprAST {
 309   std::string VarName;
 310   std::unique_ptr<ExprAST> Start, End, Step, Body;
 311 public:
 312   ForExprAST(const std::string &VarName, std::unique_ptr<ExprAST> Start,
 313              std::unique_ptr<ExprAST> End, std::unique_ptr<ExprAST> Step,
 314              std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 315       : VarName(VarName), Start(std::move(Start)), End(std::move(End)),
 316         Step(std::move(Step)), Body(std::move(Body)) {}
 317   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 318     ExprAST::dump(out << "for", ind);
 319     Start->dump(indent(out, ind) << "Cond:", ind + 1);
 320     End->dump(indent(out, ind) << "End:", ind + 1);
 321     Step->dump(indent(out, ind) << "Step:", ind + 1);
 322     Body->dump(indent(out, ind) << "Body:", ind + 1);
 323     return out;
 324   }
 325   Value *Codegen() override;
 326 };
 327
 328 /// VarExprAST - Expression class for var/in
 329 class VarExprAST : public ExprAST {
 330   std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames;
 331   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 332 public:
 333   VarExprAST(std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames,
 334              std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 335       : VarNames(std::move(VarNames)), Body(std::move(Body)) {}
 336   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) override {
 337     ExprAST::dump(out << "var", ind);
 338     for (const auto &NamedVar : VarNames)
 339       NamedVar.second->dump(indent(out, ind) << NamedVar.first << ':', ind + 1);
 340     Body->dump(indent(out, ind) << "Body:", ind + 1);
 341     return out;
 342   }
 343   Value *Codegen() override;
 344 };
 345
 346 /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
 347 /// which captures its argument names as well as if it is an operator.
 348 class PrototypeAST {
 349   std::string Name;
 350   std::vector<std::string> Args;
 351   bool IsOperator;
 352   unsigned Precedence; // Precedence if a binary op.
 353   int Line;
 354 public:
 355   PrototypeAST(SourceLocation Loc, const std::string &Name,
 356                std::vector<std::string> Args, bool IsOperator = false,
 357                unsigned Prec = 0)
 358     : Name(Name), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator),
 359       Precedence(Prec), Line(Loc.Line) {}
 360
 361   bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; }
 362   bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; }
 363
 364   char getOperatorName() const {
 365     assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
 366     return Name[Name.size() - 1];
 367   }
 368
 369   unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; }
 370
 371   Function *Codegen();
 372
 373   void CreateArgumentAllocas(Function *F);
 374   const std::vector<std::string> &getArgs() const { return Args; }
 375 };
 376
 377 /// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
 378 class FunctionAST {
 379   std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto;
 380   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 381 public:
 382   FunctionAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto,
 383               std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 384       : Proto(std::move(Proto)), Body(std::move(Body)) {}
 385
 386   std::ostream &dump(std::ostream &out, int ind) {
 387     indent(out, ind) << "FunctionAST\n";
 388     ++ind;
 389     indent(out, ind) << "Body:";
 390     return Body ? Body->dump(out, ind) : out << "null\n";
 391   }
 392
 393   Function *Codegen();
 394 };
 395 } // end anonymous namespace
 396
 397 //===----------------------------------------------------------------------===//
 398 // Parser
 399 //===----------------------------------------------------------------------===//
 400
 401 /// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer.  CurTok is the current
 402 /// token the parser is looking at.  getNextToken reads another token from the
 403 /// lexer and updates CurTok with its results.
 404 static int CurTok;
 405 static int getNextToken() { return CurTok = gettok(); }
 406
 407 /// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
 408 /// defined.
 409 static std::map<char, int> BinopPrecedence;
 410
 411 /// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
 412 static int GetTokPrecedence() {
 413   if (!isascii(CurTok))
 414     return -1;
 415
 416   // Make sure it's a declared binop.
 417   int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
 418   if (TokPrec <= 0)
 419     return -1;
 420   return TokPrec;
 421 }
 422
 423 /// Error* - These are little helper functions for error handling.
 424 std::unique_ptr<ExprAST> Error(const char *Str) {
 425   fprintf(stderr, "Error: %s\n", Str);
 426   return nullptr;
 427 }
 428 std::unique_ptr<PrototypeAST> ErrorP(const char *Str) {
 429   Error(Str);
 430   return nullptr;
 431 }
 432 std::unique_ptr<FunctionAST> ErrorF(const char *Str) {
 433   Error(Str);
 434   return nullptr;
 435 }
 436
 437 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression();
 438
 439 /// identifierexpr
 440 ///   ::= identifier
 441 ///   ::= identifier '(' expression* ')'
 442   static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIdentifierExpr() {
 443   std::string IdName = IdentifierStr;
 444
 445   SourceLocation LitLoc = CurLoc;
 446
 447   getNextToken(); // eat identifier.
 448
 449   if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
 450     return llvm::make_unique<VariableExprAST>(LitLoc, IdName);
 451
 452   // Call.
 453   getNextToken(); // eat (
 454   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 455   if (CurTok != ')') {
 456     while (1) {
 457       auto Arg = ParseExpression();
 458       if (!Arg)
 459         return nullptr;
 460       Args.push_back(std::move(Arg));
 461
 462       if (CurTok == ')')
 463         break;
 464
 465       if (CurTok != ',')
 466         return Error("Expected ')' or ',' in argument list");
 467       getNextToken();
 468     }
 469   }
 470
 471   // Eat the ')'.
 472   getNextToken();
 473
 474   return llvm::make_unique<CallExprAST>(LitLoc, IdName, std::move(Args));
 475 }
 476
 477 /// numberexpr ::= number
 478 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseNumberExpr() {
 479   auto Result = llvm::make_unique<NumberExprAST>(NumVal);
 480   getNextToken(); // consume the number
 481   return std::move(Result);
 482 }
 483
 484 /// parenexpr ::= '(' expression ')'
 485 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseParenExpr() {
 486   getNextToken(); // eat (.
 487   auto V = ParseExpression();
 488   if (!V)
 489     return nullptr;
 490
 491   if (CurTok != ')')
 492     return Error("expected ')'");
 493   getNextToken(); // eat ).
 494   return V;
 495 }
 496
 497 /// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression
 498 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIfExpr() {
 499   SourceLocation IfLoc = CurLoc;
 500
 501   getNextToken(); // eat the if.
 502
 503   // condition.
 504   auto Cond = ParseExpression();
 505   if (!Cond)
 506     return nullptr;
 507
 508   if (CurTok != tok_then)
 509     return Error("expected then");
 510   getNextToken(); // eat the then
 511
 512   auto Then = ParseExpression();
 513   if (!Then)
 514     return nullptr;
 515
 516   if (CurTok != tok_else)
 517     return Error("expected else");
 518
 519   getNextToken();
 520
 521   auto Else = ParseExpression();
 522   if (!Else)
 523     return nullptr;
 524
 525   return llvm::make_unique<IfExprAST>(IfLoc, std::move(Cond), std::move(Then),
 526                                       std::move(Else));
 527 }
 528
 529 /// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression
 530 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseForExpr() {
 531   getNextToken(); // eat the for.
 532
 533   if (CurTok != tok_identifier)
 534     return Error("expected identifier after for");
 535
 536   std::string IdName = IdentifierStr;
 537   getNextToken(); // eat identifier.
 538
 539   if (CurTok != '=')
 540     return Error("expected '=' after for");
 541   getNextToken(); // eat '='.
 542
 543   auto Start = ParseExpression();
 544   if (!Start)
 545     return nullptr;
 546   if (CurTok != ',')
 547     return Error("expected ',' after for start value");
 548   getNextToken();
 549
 550   auto End = ParseExpression();
 551   if (!End)
 552     return nullptr;
 553
 554   // The step value is optional.
 555   std::unique_ptr<ExprAST> Step;
 556   if (CurTok == ',') {
 557     getNextToken();
 558     Step = ParseExpression();
 559     if (!Step)
 560       return nullptr;
 561   }
 562
 563   if (CurTok != tok_in)
 564     return Error("expected 'in' after for");
 565   getNextToken(); // eat 'in'.
 566
 567   auto Body = ParseExpression();
 568   if (!Body)
 569     return nullptr;
 570
 571   return llvm::make_unique<ForExprAST>(IdName, std::move(Start), std::move(End),
 572                                        std::move(Step), std::move(Body));
 573 }
 574
 575 /// varexpr ::= 'var' identifier ('=' expression)?
 576 //                    (',' identifier ('=' expression)?)* 'in' expression
 577 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseVarExpr() {
 578   getNextToken(); // eat the var.
 579
 580   std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames;
 581
 582   // At least one variable name is required.
 583   if (CurTok != tok_identifier)
 584     return Error("expected identifier after var");
 585
 586   while (1) {
 587     std::string Name = IdentifierStr;
 588     getNextToken(); // eat identifier.
 589
 590     // Read the optional initializer.
 591     std::unique_ptr<ExprAST> Init = nullptr;
 592     if (CurTok == '=') {
 593       getNextToken(); // eat the '='.
 594
 595       Init = ParseExpression();
 596       if (!Init)
 597         return nullptr;
 598     }
 599
 600     VarNames.push_back(std::make_pair(Name, std::move(Init)));
 601
 602     // End of var list, exit loop.
 603     if (CurTok != ',')
 604       break;
 605     getNextToken(); // eat the ','.
 606
 607     if (CurTok != tok_identifier)
 608       return Error("expected identifier list after var");
 609   }
 610
 611   // At this point, we have to have 'in'.
 612   if (CurTok != tok_in)
 613     return Error("expected 'in' keyword after 'var'");
 614   getNextToken(); // eat 'in'.
 615
 616   auto Body = ParseExpression();
 617   if (!Body)
 618     return nullptr;
 619
 620   return llvm::make_unique<VarExprAST>(std::move(VarNames), std::move(Body));
 621 }
 622
 623 /// primary
 624 ///   ::= identifierexpr
 625 ///   ::= numberexpr
 626 ///   ::= parenexpr
 627 ///   ::= ifexpr
 628 ///   ::= forexpr
 629 ///   ::= varexpr
 630 static std::unique_ptr<ExprAST> ParsePrimary() {
 631   switch (CurTok) {
 632   default:
 633     return Error("unknown token when expecting an expression");
 634   case tok_identifier:
 635     return ParseIdentifierExpr();
 636   case tok_number:
 637     return ParseNumberExpr();
 638   case '(':
 639     return ParseParenExpr();
 640   case tok_if:
 641     return ParseIfExpr();
 642   case tok_for:
 643     return ParseForExpr();
 644   case tok_var:
 645     return ParseVarExpr();
 646   }
 647 }
 648
 649 /// unary
 650 ///   ::= primary
 651 ///   ::= '!' unary
 652 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() {
 653   // If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
 654   if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
 655     return ParsePrimary();
 656
 657   // If this is a unary operator, read it.
 658   int Opc = CurTok;
 659   getNextToken();
 660   if (auto Operand = ParseUnary())
 661     return llvm::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand));
 662   return nullptr;
 663 }
 664
 665 /// binoprhs
 666 ///   ::= ('+' unary)*
 667 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec, std::unique_ptr<ExprAST> LHS) {
 668   // If this is a binop, find its precedence.
 669   while (1) {
 670     int TokPrec = GetTokPrecedence();
 671
 672     // If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
 673     // consume it, otherwise we are done.
 674     if (TokPrec < ExprPrec)
 675       return LHS;
 676
 677     // Okay, we know this is a binop.
 678     int BinOp = CurTok;
 679     SourceLocation BinLoc = CurLoc;
 680     getNextToken(); // eat binop
 681
 682     // Parse the unary expression after the binary operator.
 683     auto RHS = ParseUnary();
 684     if (!RHS)
 685       return nullptr;
 686
 687     // If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
 688     // the pending operator take RHS as its LHS.
 689     int NextPrec = GetTokPrecedence();
 690     if (TokPrec < NextPrec) {
 691       RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec + 1, std::move(RHS));
 692       if (!RHS)
 693         return nullptr;
 694     }
 695
 696     // Merge LHS/RHS.
 697     LHS = llvm::make_unique<BinaryExprAST>(BinLoc, BinOp, std::move(LHS),
 698                                            std::move(RHS));
 699   }
 700 }
 701
 702 /// expression
 703 ///   ::= unary binoprhs
 704 ///
 705 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() {
 706   auto LHS = ParseUnary();
 707   if (!LHS)
 708     return nullptr;
 709
 710   return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS));
 711 }
 712
 713 /// prototype
 714 ///   ::= id '(' id* ')'
 715 ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
 716 ///   ::= unary LETTER (id)
 717 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
 718   std::string FnName;
 719
 720   SourceLocation FnLoc = CurLoc;
 721
 722   unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
 723   unsigned BinaryPrecedence = 30;
 724
 725   switch (CurTok) {
 726   default:
 727     return ErrorP("Expected function name in prototype");
 728   case tok_identifier:
 729     FnName = IdentifierStr;
 730     Kind = 0;
 731     getNextToken();
 732     break;
 733   case tok_unary:
 734     getNextToken();
 735     if (!isascii(CurTok))
 736       return ErrorP("Expected unary operator");
 737     FnName = "unary";
 738     FnName += (char)CurTok;
 739     Kind = 1;
 740     getNextToken();
 741     break;
 742   case tok_binary:
 743     getNextToken();
 744     if (!isascii(CurTok))
 745       return ErrorP("Expected binary operator");
 746     FnName = "binary";
 747     FnName += (char)CurTok;
 748     Kind = 2;
 749     getNextToken();
 750
 751     // Read the precedence if present.
 752     if (CurTok == tok_number) {
 753       if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
 754         return ErrorP("Invalid precedecnce: must be 1..100");
 755       BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
 756       getNextToken();
 757     }
 758     break;
 759   }
 760
 761   if (CurTok != '(')
 762     return ErrorP("Expected '(' in prototype");
 763
 764   std::vector<std::string> ArgNames;
 765   while (getNextToken() == tok_identifier)
 766     ArgNames.push_back(IdentifierStr);
 767   if (CurTok != ')')
 768     return ErrorP("Expected ')' in prototype");
 769
 770   // success.
 771   getNextToken(); // eat ')'.
 772
 773   // Verify right number of names for operator.
 774   if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
 775     return ErrorP("Invalid number of operands for operator");
 776
 777   return llvm::make_unique<PrototypeAST>(FnLoc, FnName, ArgNames, Kind != 0,
 778                                          BinaryPrecedence);
 779 }
 780
 781 /// definition ::= 'def' prototype expression
 782 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseDefinition() {
 783   getNextToken(); // eat def.
 784   auto Proto = ParsePrototype();
 785   if (!Proto)
 786     return nullptr;
 787
 788   if (auto E = ParseExpression())
 789     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
 790   return nullptr;
 791 }
 792
 793 /// toplevelexpr ::= expression
 794 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseTopLevelExpr() {
 795   SourceLocation FnLoc = CurLoc;
 796   if (auto E = ParseExpression()) {
 797     // Make an anonymous proto.
 798     auto Proto =
 799       llvm::make_unique<PrototypeAST>(FnLoc, "main", std::vector<std::string>());
 800     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
 801   }
 802   return nullptr;
 803 }
 804
 805 /// external ::= 'extern' prototype
 806 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParseExtern() {
 807   getNextToken(); // eat extern.
 808   return ParsePrototype();
 809 }
 810
 811 //===----------------------------------------------------------------------===//
 812 // Debug Info Support
 813 //===----------------------------------------------------------------------===//
 814
 815 static DIBuilder *DBuilder;
 816
 817 DIType *DebugInfo::getDoubleTy() {
 818   if (DblTy)
 819     return DblTy;
 820
 821   DblTy = DBuilder->createBasicType("double", 64, 64, dwarf::DW_ATE_float);
 822   return DblTy;
 823 }
 824
 825 void DebugInfo::emitLocation(ExprAST *AST) {
 826   if (!AST)
 827     return Builder.SetCurrentDebugLocation(DebugLoc());
 828   DIScope *Scope;
 829   if (LexicalBlocks.empty())
 830     Scope = TheCU;
 831   else
 832     Scope = LexicalBlocks.back();
 833   Builder.SetCurrentDebugLocation(
 834       DebugLoc::get(AST->getLine(), AST->getCol(), Scope));
 835 }
 836
 837 static DISubroutineType *CreateFunctionType(unsigned NumArgs, DIFile *Unit) {
 838   SmallVector<Metadata *, 8> EltTys;
 839   DIType *DblTy = KSDbgInfo.getDoubleTy();
 840
 841   // Add the result type.
 842   EltTys.push_back(DblTy);
 843
 844   for (unsigned i = 0, e = NumArgs; i != e; ++i)
 845     EltTys.push_back(DblTy);
 846
 847   return DBuilder->createSubroutineType(Unit,
 848                                         DBuilder->getOrCreateTypeArray(EltTys));
 849 }
 850
 851 //===----------------------------------------------------------------------===//
 852 // Code Generation
 853 //===----------------------------------------------------------------------===//
 854
 855 static Module *TheModule;
 856 static std::map<std::string, AllocaInst *> NamedValues;
 857 static legacy::FunctionPassManager *TheFPM;
 858
 859 Value *ErrorV(const char *Str) {
 860   Error(Str);
 861   return nullptr;
 862 }
 863
 864 /// CreateEntryBlockAlloca - Create an alloca instruction in the entry block of
 865 /// the function.  This is used for mutable variables etc.
 866 static AllocaInst *CreateEntryBlockAlloca(Function *TheFunction,
 867                                           const std::string &VarName) {
 868   IRBuilder<> TmpB(&TheFunction->getEntryBlock(),
 869                    TheFunction->getEntryBlock().begin());
 870   return TmpB.CreateAlloca(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 0,
 871                            VarName.c_str());
 872 }
 873
 874 Value *NumberExprAST::Codegen() {
 875   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 876   return ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(Val));
 877 }
 878
 879 Value *VariableExprAST::Codegen() {
 880   // Look this variable up in the function.
 881   Value *V = NamedValues[Name];
 882   if (!V)
 883     return ErrorV("Unknown variable name");
 884
 885   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 886   // Load the value.
 887   return Builder.CreateLoad(V, Name.c_str());
 888 }
 889
 890 Value *UnaryExprAST::Codegen() {
 891   Value *OperandV = Operand->Codegen();
 892   if (!OperandV)
 893     return nullptr;
 894
 895   Function *F = TheModule->getFunction(std::string("unary") + Opcode);
 896   if (!F)
 897     return ErrorV("Unknown unary operator");
 898
 899   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 900   return Builder.CreateCall(F, OperandV, "unop");
 901 }
 902
 903 Value *BinaryExprAST::Codegen() {
 904   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 905
 906   // Special case '=' because we don't want to emit the LHS as an expression.
 907   if (Op == '=') {
 908     // Assignment requires the LHS to be an identifier.
 909     // This assume we're building without RTTI because LLVM builds that way by
 910     // default.  If you build LLVM with RTTI this can be changed to a
 911     // dynamic_cast for automatic error checking.
 912     VariableExprAST *LHSE = static_cast<VariableExprAST*>(LHS.get());
 913     if (!LHSE)
 914       return ErrorV("destination of '=' must be a variable");
 915     // Codegen the RHS.
 916     Value *Val = RHS->Codegen();
 917     if (!Val)
 918       return nullptr;
 919
 920     // Look up the name.
 921     Value *Variable = NamedValues[LHSE->getName()];
 922     if (!Variable)
 923       return ErrorV("Unknown variable name");
 924
 925     Builder.CreateStore(Val, Variable);
 926     return Val;
 927   }
 928
 929   Value *L = LHS->Codegen();
 930   Value *R = RHS->Codegen();
 931   if (!L || !R)
 932     return nullptr;
 933
 934   switch (Op) {
 935   case '+':
 936     return Builder.CreateFAdd(L, R, "addtmp");
 937   case '-':
 938     return Builder.CreateFSub(L, R, "subtmp");
 939   case '*':
 940     return Builder.CreateFMul(L, R, "multmp");
 941   case '<':
 942     L = Builder.CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
 943     // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
 944     return Builder.CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
 945                                 "booltmp");
 946   default:
 947     break;
 948   }
 949
 950   // If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
 951   // a call to it.
 952   Function *F = TheModule->getFunction(std::string("binary") + Op);
 953   assert(F && "binary operator not found!");
 954
 955   Value *Ops[] = { L, R };
 956   return Builder.CreateCall(F, Ops, "binop");
 957 }
 958
 959 Value *CallExprAST::Codegen() {
 960   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 961
 962   // Look up the name in the global module table.
 963   Function *CalleeF = TheModule->getFunction(Callee);
 964   if (!CalleeF)
 965     return ErrorV("Unknown function referenced");
 966
 967   // If argument mismatch error.
 968   if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
 969     return ErrorV("Incorrect # arguments passed");
 970
 971   std::vector<Value *> ArgsV;
 972   for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
 973     ArgsV.push_back(Args[i]->Codegen());
 974     if (!ArgsV.back())
 975       return nullptr;
 976   }
 977
 978   return Builder.CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
 979 }
 980
 981 Value *IfExprAST::Codegen() {
 982   KSDbgInfo.emitLocation(this);
 983
 984   Value *CondV = Cond->Codegen();
 985   if (!CondV)
 986     return nullptr;
 987
 988   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
 989   CondV = Builder.CreateFCmpONE(
 990       CondV, ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)), "ifcond");
 991
 992   Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent();
 993
 994   // Create blocks for the then and else cases.  Insert the 'then' block at the
 995   // end of the function.
 996   BasicBlock *ThenBB =
 997       BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "then", TheFunction);
 998   BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "else");
 999   BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "ifcont");
1000
1001   Builder.CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB);
1002
1003   // Emit then value.
1004   Builder.SetInsertPoint(ThenBB);
1005
1006   Value *ThenV = Then->Codegen();
1007   if (!ThenV)
1008     return nullptr;
1009
1010   Builder.CreateBr(MergeBB);
1011   // Codegen of 'Then' can change the current block, update ThenBB for the PHI.
1012   ThenBB = Builder.GetInsertBlock();
1013
1014   // Emit else block.
1015   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(ElseBB);
1016   Builder.SetInsertPoint(ElseBB);
1017
1018   Value *ElseV = Else->Codegen();
1019   if (!ElseV)
1020     return nullptr;
1021
1022   Builder.CreateBr(MergeBB);
1023   // Codegen of 'Else' can change the current block, update ElseBB for the PHI.
1024   ElseBB = Builder.GetInsertBlock();
1025
1026   // Emit merge block.
1027   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(MergeBB);
1028   Builder.SetInsertPoint(MergeBB);
1029   PHINode *PN =
1030       Builder.CreatePHI(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 2, "iftmp");
1031
1032   PN->addIncoming(ThenV, ThenBB);
1033   PN->addIncoming(ElseV, ElseBB);
1034   return PN;
1035 }
1036
1037 Value *ForExprAST::Codegen() {
1038   // Output this as:
1039   //   var = alloca double
1040   //   ...
1041   //   start = startexpr
1042   //   store start -> var
1043   //   goto loop
1044   // loop:
1045   //   ...
1046   //   bodyexpr
1047   //   ...
1048   // loopend:
1049   //   step = stepexpr
1050   //   endcond = endexpr
1051   //
1052   //   curvar = load var
1053   //   nextvar = curvar + step
1054   //   store nextvar -> var
1055   //   br endcond, loop, endloop
1056   // outloop:
1057
1058   Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent();
1059
1060   // Create an alloca for the variable in the entry block.
1061   AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
1062
1063   KSDbgInfo.emitLocation(this);
1064
1065   // Emit the start code first, without 'variable' in scope.
1066   Value *StartVal = Start->Codegen();
1067   if (!StartVal)
1068     return nullptr;
1069
1070   // Store the value into the alloca.
1071   Builder.CreateStore(StartVal, Alloca);
1072
1073   // Make the new basic block for the loop header, inserting after current
1074   // block.
1075   BasicBlock *LoopBB =
1076       BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "loop", TheFunction);
1077
1078   // Insert an explicit fall through from the current block to the LoopBB.
1079   Builder.CreateBr(LoopBB);
1080
1081   // Start insertion in LoopBB.
1082   Builder.SetInsertPoint(LoopBB);
1083
1084   // Within the loop, the variable is defined equal to the PHI node.  If it
1085   // shadows an existing variable, we have to restore it, so save it now.
1086   AllocaInst *OldVal = NamedValues[VarName];
1087   NamedValues[VarName] = Alloca;
1088
1089   // Emit the body of the loop.  This, like any other expr, can change the
1090   // current BB.  Note that we ignore the value computed by the body, but don't
1091   // allow an error.
1092   if (!Body->Codegen())
1093     return nullptr;
1094
1095   // Emit the step value.
1096   Value *StepVal;
1097   if (Step) {
1098     StepVal = Step->Codegen();
1099     if (!StepVal)
1100       return nullptr;
1101   } else {
1102     // If not specified, use 1.0.
1103     StepVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(1.0));
1104   }
1105
1106   // Compute the end condition.
1107   Value *EndCond = End->Codegen();
1108   if (!EndCond)
1109     return EndCond;
1110
1111   // Reload, increment, and restore the alloca.  This handles the case where
1112   // the body of the loop mutates the variable.
1113   Value *CurVar = Builder.CreateLoad(Alloca, VarName.c_str());
1114   Value *NextVar = Builder.CreateFAdd(CurVar, StepVal, "nextvar");
1115   Builder.CreateStore(NextVar, Alloca);
1116
1117   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
1118   EndCond = Builder.CreateFCmpONE(
1119       EndCond, ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)), "loopcond");
1120
1121   // Create the "after loop" block and insert it.
1122   BasicBlock *AfterBB =
1123       BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "afterloop", TheFunction);
1124
1125   // Insert the conditional branch into the end of LoopEndBB.
1126   Builder.CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB);
1127
1128   // Any new code will be inserted in AfterBB.
1129   Builder.SetInsertPoint(AfterBB);
1130
1131   // Restore the unshadowed variable.
1132   if (OldVal)
1133     NamedValues[VarName] = OldVal;
1134   else
1135     NamedValues.erase(VarName);
1136
1137   // for expr always returns 0.0.
1138   return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
1139 }
1140
1141 Value *VarExprAST::Codegen() {
1142   std::vector<AllocaInst *> OldBindings;
1143
1144   Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent();
1145
1146   // Register all variables and emit their initializer.
1147   for (unsigned i = 0, e = VarNames.size(); i != e; ++i) {
1148     const std::string &VarName = VarNames[i].first;
1149     ExprAST *Init = VarNames[i].second.get();
1150
1151     // Emit the initializer before adding the variable to scope, this prevents
1152     // the initializer from referencing the variable itself, and permits stuff
1153     // like this:
1154     //  var a = 1 in
1155     //    var a = a in ...   # refers to outer 'a'.
1156     Value *InitVal;
1157     if (Init) {
1158       InitVal = Init->Codegen();
1159       if (!InitVal)
1160         return nullptr;
1161     } else { // If not specified, use 0.0.
1162       InitVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0));
1163     }
1164
1165     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
1166     Builder.CreateStore(InitVal, Alloca);
1167
1168     // Remember the old variable binding so that we can restore the binding when
1169     // we unrecurse.
1170     OldBindings.push_back(NamedValues[VarName]);
1171
1172     // Remember this binding.
1173     NamedValues[VarName] = Alloca;
1174   }
1175
1176   KSDbgInfo.emitLocation(this);
1177
1178   // Codegen the body, now that all vars are in scope.
1179   Value *BodyVal = Body->Codegen();
1180   if (!BodyVal)
1181     return nullptr;
1182
1183   // Pop all our variables from scope.
1184   for (unsigned i = 0, e = VarNames.size(); i != e; ++i)
1185     NamedValues[VarNames[i].first] = OldBindings[i];
1186
1187   // Return the body computation.
1188   return BodyVal;
1189 }
1190
1191 Function *PrototypeAST::Codegen() {
1192   // Make the function type:  double(double,double) etc.
1193   std::vector<Type *> Doubles(Args.size(),
1194                               Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
1195   FunctionType *FT =
1196       FunctionType::get(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), Doubles, false);
1197
1198   Function *F =
1199       Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, Name, TheModule);
1200
1201   // If F conflicted, there was already something named 'Name'.  If it has a
1202   // body, don't allow redefinition or reextern.
1203   if (F->getName() != Name) {
1204     // Delete the one we just made and get the existing one.
1205     F->eraseFromParent();
1206     F = TheModule->getFunction(Name);
1207
1208     // If F already has a body, reject this.
1209     if (!F->empty()) {
1210       ErrorF("redefinition of function");
1211       return nullptr;
1212     }
1213
1214     // If F took a different number of args, reject.
1215     if (F->arg_size() != Args.size()) {
1216       ErrorF("redefinition of function with different # args");
1217       return nullptr;
1218     }
1219   }
1220
1221   // Set names for all arguments.
1222   unsigned Idx = 0;
1223   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); Idx != Args.size();
1224        ++AI, ++Idx)
1225     AI->setName(Args[Idx]);
1226
1227   // Create a subprogram DIE for this function.
1228   DIFile *Unit = DBuilder->createFile(KSDbgInfo.TheCU->getFilename(),
1229                                       KSDbgInfo.TheCU->getDirectory());
1230   DIScope *FContext = Unit;
1231   unsigned LineNo = Line;
1232   unsigned ScopeLine = Line;
1233   DISubprogram *SP = DBuilder->createFunction(
1234       FContext, Name, StringRef(), Unit, LineNo,
1235       CreateFunctionType(Args.size(), Unit), false /* internal linkage */,
1236       true /* definition */, ScopeLine, DINode::FlagPrototyped, false, F);
1237
1238   KSDbgInfo.FnScopeMap[this] = SP;
1239   return F;
1240 }
1241
1242 /// CreateArgumentAllocas - Create an alloca for each argument and register the
1243 /// argument in the symbol table so that references to it will succeed.
1244 void PrototypeAST::CreateArgumentAllocas(Function *F) {
1245   Function::arg_iterator AI = F->arg_begin();
1246   for (unsigned Idx = 0, e = Args.size(); Idx != e; ++Idx, ++AI) {
1247     // Create an alloca for this variable.
1248     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(F, Args[Idx]);
1249
1250     // Create a debug descriptor for the variable.
1251     DIScope *Scope = KSDbgInfo.LexicalBlocks.back();
1252     DIFile *Unit = DBuilder->createFile(KSDbgInfo.TheCU->getFilename(),
1253                                         KSDbgInfo.TheCU->getDirectory());
1254     DILocalVariable *D = DBuilder->createParameterVariable(
1255         Scope, Args[Idx], Idx + 1, Unit, Line, KSDbgInfo.getDoubleTy(), true);
1256
1257     DBuilder->insertDeclare(Alloca, D, DBuilder->createExpression(),
1258                             DebugLoc::get(Line, 0, Scope),
1259                             Builder.GetInsertBlock());
1260
1261     // Store the initial value into the alloca.
1262     Builder.CreateStore(AI, Alloca);
1263
1264     // Add arguments to variable symbol table.
1265     NamedValues[Args[Idx]] = Alloca;
1266   }
1267 }
1268
1269 Function *FunctionAST::Codegen() {
1270   NamedValues.clear();
1271
1272   Function *TheFunction = Proto->Codegen();
1273   if (!TheFunction)
1274     return nullptr;
1275
1276   // Push the current scope.
1277   KSDbgInfo.LexicalBlocks.push_back(KSDbgInfo.FnScopeMap[Proto.get()]);
1278
1279   // Unset the location for the prologue emission (leading instructions with no
1280   // location in a function are considered part of the prologue and the debugger
1281   // will run past them when breaking on a function)
1282   KSDbgInfo.emitLocation(nullptr);
1283
1284   // If this is an operator, install it.
1285   if (Proto->isBinaryOp())
1286     BinopPrecedence[Proto->getOperatorName()] = Proto->getBinaryPrecedence();
1287
1288   // Create a new basic block to start insertion into.
1289   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
1290   Builder.SetInsertPoint(BB);
1291
1292   // Add all arguments to the symbol table and create their allocas.
1293   Proto->CreateArgumentAllocas(TheFunction);
1294
1295   KSDbgInfo.emitLocation(Body.get());
1296
1297   if (Value *RetVal = Body->Codegen()) {
1298     // Finish off the function.
1299     Builder.CreateRet(RetVal);
1300
1301     // Pop off the lexical block for the function.
1302     KSDbgInfo.LexicalBlocks.pop_back();
1303
1304     // Validate the generated code, checking for consistency.
1305     verifyFunction(*TheFunction);
1306
1307     // Optimize the function.
1308     TheFPM->run(*TheFunction);
1309
1310     return TheFunction;
1311   }
1312
1313   // Error reading body, remove function.
1314   TheFunction->eraseFromParent();
1315
1316   if (Proto->isBinaryOp())
1317     BinopPrecedence.erase(Proto->getOperatorName());
1318
1319   // Pop off the lexical block for the function since we added it
1320   // unconditionally.
1321   KSDbgInfo.LexicalBlocks.pop_back();
1322
1323   return nullptr;
1324 }
1325
1326 //===----------------------------------------------------------------------===//
1327 // Top-Level parsing and JIT Driver
1328 //===----------------------------------------------------------------------===//
1329
1330 static ExecutionEngine *TheExecutionEngine;
1331
1332 static void HandleDefinition() {
1333   if (auto FnAST = ParseDefinition()) {
1334     if (!FnAST->Codegen()) {
1335       fprintf(stderr, "Error reading function definition:");
1336     }
1337   } else {
1338     // Skip token for error recovery.
1339     getNextToken();
1340   }
1341 }
1342
1343 static void HandleExtern() {
1344   if (auto ProtoAST = ParseExtern()) {
1345     if (!ProtoAST->Codegen()) {
1346       fprintf(stderr, "Error reading extern");
1347     }
1348   } else {
1349     // Skip token for error recovery.
1350     getNextToken();
1351   }
1352 }
1353
1354 static void HandleTopLevelExpression() {
1355   // Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
1356   if (auto FnAST = ParseTopLevelExpr()) {
1357     if (!FnAST->Codegen()) {
1358       fprintf(stderr, "Error generating code for top level expr");
1359     }
1360   } else {
1361     // Skip token for error recovery.
1362     getNextToken();
1363   }
1364 }
1365
1366 /// top ::= definition | external | expression | ';'
1367 static void MainLoop() {
1368   while (1) {
1369     switch (CurTok) {
1370     case tok_eof:
1371       return;
1372     case ';':
1373       getNextToken();
1374       break; // ignore top-level semicolons.
1375     case tok_def:
1376       HandleDefinition();
1377       break;
1378     case tok_extern:
1379       HandleExtern();
1380       break;
1381     default:
1382       HandleTopLevelExpression();
1383       break;
1384     }
1385   }
1386 }
1387
1388 //===----------------------------------------------------------------------===//
1389 // "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
1390 //===----------------------------------------------------------------------===//
1391
1392 /// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
1393 extern "C" double putchard(double X) {
1394   putchar((char)X);
1395   return 0;
1396 }
1397
1398 /// printd - printf that takes a double prints it as "%f\n", returning 0.
1399 extern "C" double printd(double X) {
1400   printf("%f\n", X);
1401   return 0;
1402 }
1403
1404 //===----------------------------------------------------------------------===//
1405 // Main driver code.
1406 //===----------------------------------------------------------------------===//
1407
1408 int main() {
1409   InitializeNativeTarget();
1410   InitializeNativeTargetAsmPrinter();
1411   InitializeNativeTargetAsmParser();
1412   LLVMContext &Context = getGlobalContext();
1413
1414   // Install standard binary operators.
1415   // 1 is lowest precedence.
1416   BinopPrecedence['='] = 2;
1417   BinopPrecedence['<'] = 10;
1418   BinopPrecedence['+'] = 20;
1419   BinopPrecedence['-'] = 20;
1420   BinopPrecedence['*'] = 40; // highest.
1421
1422   // Prime the first token.
1423   getNextToken();
1424
1425   // Make the module, which holds all the code.
1426   std::unique_ptr<Module> Owner = make_unique<Module>("my cool jit", Context);
1427   TheModule = Owner.get();
1428
1429   // Add the current debug info version into the module.
1430   TheModule->addModuleFlag(Module::Warning, "Debug Info Version",
1431                            DEBUG_METADATA_VERSION);
1432
1433   // Darwin only supports dwarf2.
1434   if (Triple(sys::getProcessTriple()).isOSDarwin())
1435     TheModule->addModuleFlag(llvm::Module::Warning, "Dwarf Version", 2);
1436
1437   // Construct the DIBuilder, we do this here because we need the module.
1438   DBuilder = new DIBuilder(*TheModule);
1439
1440   // Create the compile unit for the module.
1441   // Currently down as "fib.ks" as a filename since we're redirecting stdin
1442   // but we'd like actual source locations.
1443   KSDbgInfo.TheCU = DBuilder->createCompileUnit(
1444       dwarf::DW_LANG_C, "fib.ks", ".", "Kaleidoscope Compiler", 0, "", 0);
1445
1446   // Create the JIT.  This takes ownership of the module.
1447   std::string ErrStr;
1448   TheExecutionEngine =
1449       EngineBuilder(std::move(Owner))
1450           .setErrorStr(&ErrStr)
1451           .setMCJITMemoryManager(llvm::make_unique<SectionMemoryManager>())
1452           .create();
1453   if (!TheExecutionEngine) {
1454     fprintf(stderr, "Could not create ExecutionEngine: %s\n", ErrStr.c_str());
1455     exit(1);
1456   }
1457
1458   legacy::FunctionPassManager OurFPM(TheModule);
1459
1460   // Set up the optimizer pipeline.  Start with registering info about how the
1461   // target lays out data structures.
1462   TheModule->setDataLayout(TheExecutionEngine->getDataLayout());
1463 #if 0
1464   // Provide basic AliasAnalysis support for GVN.
1465   OurFPM.add(createBasicAliasAnalysisPass());
1466   // Promote allocas to registers.
1467   OurFPM.add(createPromoteMemoryToRegisterPass());
1468   // Do simple "peephole" optimizations and bit-twiddling optzns.
1469   OurFPM.add(createInstructionCombiningPass());
1470   // Reassociate expressions.
1471   OurFPM.add(createReassociatePass());
1472   // Eliminate Common SubExpressions.
1473   OurFPM.add(createGVNPass());
1474   // Simplify the control flow graph (deleting unreachable blocks, etc).
1475   OurFPM.add(createCFGSimplificationPass());
1476   #endif
1477   OurFPM.doInitialization();
1478
1479   // Set the global so the code gen can use this.
1480   TheFPM = &OurFPM;
1481
1482   // Run the main "interpreter loop" now.
1483   MainLoop();
1484
1485   TheFPM = 0;
1486
1487   // Finalize the debug info.
1488   DBuilder->finalize();
1489
1490   // Print out all of the generated code.
1491   TheModule->dump();
1492
1493   return 0;
1494 }