examples/Kaleidoscope/Orc/lazy_irgen/toy.cpp

   1 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
   2 #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/CompileUtils.h"
   3 #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/IRCompileLayer.h"
   4 #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/LazyEmittingLayer.h"
   5 #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/ObjectLinkingLayer.h"
   6 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
   7 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
   8 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
   9 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  10 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  11 #include "llvm/IR/Module.h"
  12 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  13 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  14 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  15 #include <cctype>
  16 #include <iomanip>
  17 #include <iostream>
  18 #include <map>
  19 #include <sstream>
  20 #include <string>
  21 #include <vector>
  22
  23 using namespace llvm;
  24 using namespace llvm::orc;
  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, tok_extern = -3,
  37
  38   // primary
  39   tok_identifier = -4, tok_number = -5,
  40
  41   // control
  42   tok_if = -6, tok_then = -7, tok_else = -8,
  43   tok_for = -9, tok_in = -10,
  44
  45   // operators
  46   tok_binary = -11, tok_unary = -12,
  47
  48   // var definition
  49   tok_var = -13
  50 };
  51
  52 static std::string IdentifierStr;  // Filled in if tok_identifier
  53 static double NumVal;              // Filled in if tok_number
  54
  55 /// gettok - Return the next token from standard input.
  56 static int gettok() {
  57   static int LastChar = ' ';
  58
  59   // Skip any whitespace.
  60   while (isspace(LastChar))
  61     LastChar = getchar();
  62
  63   if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
  64     IdentifierStr = LastChar;
  65     while (isalnum((LastChar = getchar())))
  66       IdentifierStr += LastChar;
  67
  68     if (IdentifierStr == "def") return tok_def;
  69     if (IdentifierStr == "extern") return tok_extern;
  70     if (IdentifierStr == "if") return tok_if;
  71     if (IdentifierStr == "then") return tok_then;
  72     if (IdentifierStr == "else") return tok_else;
  73     if (IdentifierStr == "for") return tok_for;
  74     if (IdentifierStr == "in") return tok_in;
  75     if (IdentifierStr == "binary") return tok_binary;
  76     if (IdentifierStr == "unary") return tok_unary;
  77     if (IdentifierStr == "var") return tok_var;
  78     return tok_identifier;
  79   }
  80
  81   if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') {   // Number: [0-9.]+
  82     std::string NumStr;
  83     do {
  84       NumStr += LastChar;
  85       LastChar = getchar();
  86     } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
  87
  88     NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);
  89     return tok_number;
  90   }
  91
  92   if (LastChar == '#') {
  93     // Comment until end of line.
  94     do LastChar = getchar();
  95     while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
  96
  97     if (LastChar != EOF)
  98       return gettok();
  99   }
 100
 101   // Check for end of file.  Don't eat the EOF.
 102   if (LastChar == EOF)
 103     return tok_eof;
 104
 105   // Otherwise, just return the character as its ascii value.
 106   int ThisChar = LastChar;
 107   LastChar = getchar();
 108   return ThisChar;
 109 }
 110
 111 //===----------------------------------------------------------------------===//
 112 // Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
 113 //===----------------------------------------------------------------------===//
 114
 115 class IRGenContext;
 116
 117 /// ExprAST - Base class for all expression nodes.
 118 struct ExprAST {
 119   virtual ~ExprAST() {}
 120   virtual Value *IRGen(IRGenContext &C) const = 0;
 121 };
 122
 123 /// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
 124 struct NumberExprAST : public ExprAST {
 125   NumberExprAST(double Val) : Val(Val) {}
 126   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 127
 128   double Val;
 129 };
 130
 131 /// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
 132 struct VariableExprAST : public ExprAST {
 133   VariableExprAST(std::string Name) : Name(std::move(Name)) {}
 134   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 135
 136   std::string Name;
 137 };
 138
 139 /// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
 140 struct UnaryExprAST : public ExprAST {
 141   UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand)
 142     : Opcode(std::move(Opcode)), Operand(std::move(Operand)) {}
 143
 144   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 145
 146   char Opcode;
 147   std::unique_ptr<ExprAST> Operand;
 148 };
 149
 150 /// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
 151 struct BinaryExprAST : public ExprAST {
 152   BinaryExprAST(char Op, std::unique_ptr<ExprAST> LHS,
 153                 std::unique_ptr<ExprAST> RHS)
 154     : Op(Op), LHS(std::move(LHS)), RHS(std::move(RHS)) {}
 155
 156   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 157
 158   char Op;
 159   std::unique_ptr<ExprAST> LHS, RHS;
 160 };
 161
 162 /// CallExprAST - Expression class for function calls.
 163 struct CallExprAST : public ExprAST {
 164   CallExprAST(std::string CalleeName,
 165               std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args)
 166     : CalleeName(std::move(CalleeName)), Args(std::move(Args)) {}
 167
 168   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 169
 170   std::string CalleeName;
 171   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 172 };
 173
 174 /// IfExprAST - Expression class for if/then/else.
 175 struct IfExprAST : public ExprAST {
 176   IfExprAST(std::unique_ptr<ExprAST> Cond, std::unique_ptr<ExprAST> Then,
 177             std::unique_ptr<ExprAST> Else)
 178     : Cond(std::move(Cond)), Then(std::move(Then)), Else(std::move(Else)) {}
 179   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 180
 181   std::unique_ptr<ExprAST> Cond, Then, Else;
 182 };
 183
 184 /// ForExprAST - Expression class for for/in.
 185 struct ForExprAST : public ExprAST {
 186   ForExprAST(std::string VarName, std::unique_ptr<ExprAST> Start,
 187              std::unique_ptr<ExprAST> End, std::unique_ptr<ExprAST> Step,
 188              std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 189     : VarName(std::move(VarName)), Start(std::move(Start)), End(std::move(End)),
 190       Step(std::move(Step)), Body(std::move(Body)) {}
 191
 192   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 193
 194   std::string VarName;
 195   std::unique_ptr<ExprAST> Start, End, Step, Body;
 196 };
 197
 198 /// VarExprAST - Expression class for var/in
 199 struct VarExprAST : public ExprAST {
 200   typedef std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>> Binding;
 201   typedef std::vector<Binding> BindingList;
 202
 203   VarExprAST(BindingList VarBindings, std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 204     : VarBindings(std::move(VarBindings)), Body(std::move(Body)) {}
 205
 206   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 207
 208   BindingList VarBindings;
 209   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 210 };
 211
 212 /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
 213 /// which captures its argument names as well as if it is an operator.
 214 struct PrototypeAST {
 215   PrototypeAST(std::string Name, std::vector<std::string> Args,
 216                bool IsOperator = false, unsigned Precedence = 0)
 217     : Name(std::move(Name)), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator),
 218       Precedence(Precedence) {}
 219
 220   Function *IRGen(IRGenContext &C) const;
 221   void CreateArgumentAllocas(Function *F, IRGenContext &C);
 222
 223   bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; }
 224   bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; }
 225
 226   char getOperatorName() const {
 227     assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
 228     return Name[Name.size()-1];
 229   }
 230
 231   std::string Name;
 232   std::vector<std::string> Args;
 233   bool IsOperator;
 234   unsigned Precedence;  // Precedence if a binary op.
 235 };
 236
 237 /// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
 238 struct FunctionAST {
 239   FunctionAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto,
 240               std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 241     : Proto(std::move(Proto)), Body(std::move(Body)) {}
 242
 243   Function *IRGen(IRGenContext &C) const;
 244
 245   std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto;
 246   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 247 };
 248
 249 //===----------------------------------------------------------------------===//
 250 // Parser
 251 //===----------------------------------------------------------------------===//
 252
 253 /// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer.  CurTok is the current
 254 /// token the parser is looking at.  getNextToken reads another token from the
 255 /// lexer and updates CurTok with its results.
 256 static int CurTok;
 257 static int getNextToken() {
 258   return CurTok = gettok();
 259 }
 260
 261 /// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
 262 /// defined.
 263 static std::map<char, int> BinopPrecedence;
 264
 265 /// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
 266 static int GetTokPrecedence() {
 267   if (!isascii(CurTok))
 268     return -1;
 269
 270   // Make sure it's a declared binop.
 271   int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
 272   if (TokPrec <= 0) return -1;
 273   return TokPrec;
 274 }
 275
 276 template <typename T>
 277 std::unique_ptr<T> ErrorU(const std::string &Str) {
 278   std::cerr << "Error: " << Str << "\n";
 279   return nullptr;
 280 }
 281
 282 template <typename T>
 283 T* ErrorP(const std::string &Str) {
 284   std::cerr << "Error: " << Str << "\n";
 285   return nullptr;
 286 }
 287
 288 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression();
 289
 290 /// identifierexpr
 291 ///   ::= identifier
 292 ///   ::= identifier '(' expression* ')'
 293 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIdentifierExpr() {
 294   std::string IdName = IdentifierStr;
 295
 296   getNextToken();  // eat identifier.
 297
 298   if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
 299     return llvm::make_unique<VariableExprAST>(IdName);
 300
 301   // Call.
 302   getNextToken();  // eat (
 303   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 304   if (CurTok != ')') {
 305     while (1) {
 306       auto Arg = ParseExpression();
 307       if (!Arg) return nullptr;
 308       Args.push_back(std::move(Arg));
 309
 310       if (CurTok == ')') break;
 311
 312       if (CurTok != ',')
 313         return ErrorU<CallExprAST>("Expected ')' or ',' in argument list");
 314       getNextToken();
 315     }
 316   }
 317
 318   // Eat the ')'.
 319   getNextToken();
 320
 321   return llvm::make_unique<CallExprAST>(IdName, std::move(Args));
 322 }
 323
 324 /// numberexpr ::= number
 325 static std::unique_ptr<NumberExprAST> ParseNumberExpr() {
 326   auto Result = llvm::make_unique<NumberExprAST>(NumVal);
 327   getNextToken(); // consume the number
 328   return Result;
 329 }
 330
 331 /// parenexpr ::= '(' expression ')'
 332 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseParenExpr() {
 333   getNextToken();  // eat (.
 334   auto V = ParseExpression();
 335   if (!V)
 336     return nullptr;
 337
 338   if (CurTok != ')')
 339     return ErrorU<ExprAST>("expected ')'");
 340   getNextToken();  // eat ).
 341   return V;
 342 }
 343
 344 /// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression
 345 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIfExpr() {
 346   getNextToken();  // eat the if.
 347
 348   // condition.
 349   auto Cond = ParseExpression();
 350   if (!Cond)
 351     return nullptr;
 352
 353   if (CurTok != tok_then)
 354     return ErrorU<ExprAST>("expected then");
 355   getNextToken();  // eat the then
 356
 357   auto Then = ParseExpression();
 358   if (!Then)
 359     return nullptr;
 360
 361   if (CurTok != tok_else)
 362     return ErrorU<ExprAST>("expected else");
 363
 364   getNextToken();
 365
 366   auto Else = ParseExpression();
 367   if (!Else)
 368     return nullptr;
 369
 370   return llvm::make_unique<IfExprAST>(std::move(Cond), std::move(Then),
 371                                       std::move(Else));
 372 }
 373
 374 /// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression
 375 static std::unique_ptr<ForExprAST> ParseForExpr() {
 376   getNextToken();  // eat the for.
 377
 378   if (CurTok != tok_identifier)
 379     return ErrorU<ForExprAST>("expected identifier after for");
 380
 381   std::string IdName = IdentifierStr;
 382   getNextToken();  // eat identifier.
 383
 384   if (CurTok != '=')
 385     return ErrorU<ForExprAST>("expected '=' after for");
 386   getNextToken();  // eat '='.
 387
 388
 389   auto Start = ParseExpression();
 390   if (!Start)
 391     return nullptr;
 392   if (CurTok != ',')
 393     return ErrorU<ForExprAST>("expected ',' after for start value");
 394   getNextToken();
 395
 396   auto End = ParseExpression();
 397   if (!End)
 398     return nullptr;
 399
 400   // The step value is optional.
 401   std::unique_ptr<ExprAST> Step;
 402   if (CurTok == ',') {
 403     getNextToken();
 404     Step = ParseExpression();
 405     if (!Step)
 406       return nullptr;
 407   }
 408
 409   if (CurTok != tok_in)
 410     return ErrorU<ForExprAST>("expected 'in' after for");
 411   getNextToken();  // eat 'in'.
 412
 413   auto Body = ParseExpression();
 414   if (Body)
 415     return nullptr;
 416
 417   return llvm::make_unique<ForExprAST>(IdName, std::move(Start), std::move(End),
 418                                        std::move(Step), std::move(Body));
 419 }
 420
 421 /// varexpr ::= 'var' identifier ('=' expression)?
 422 //                    (',' identifier ('=' expression)?)* 'in' expression
 423 static std::unique_ptr<VarExprAST> ParseVarExpr() {
 424   getNextToken();  // eat the var.
 425
 426   VarExprAST::BindingList VarBindings;
 427
 428   // At least one variable name is required.
 429   if (CurTok != tok_identifier)
 430     return ErrorU<VarExprAST>("expected identifier after var");
 431
 432   while (1) {
 433     std::string Name = IdentifierStr;
 434     getNextToken();  // eat identifier.
 435
 436     // Read the optional initializer.
 437     std::unique_ptr<ExprAST> Init;
 438     if (CurTok == '=') {
 439       getNextToken(); // eat the '='.
 440
 441       Init = ParseExpression();
 442       if (!Init)
 443         return nullptr;
 444     }
 445
 446     VarBindings.push_back(VarExprAST::Binding(Name, std::move(Init)));
 447
 448     // End of var list, exit loop.
 449     if (CurTok != ',') break;
 450     getNextToken(); // eat the ','.
 451
 452     if (CurTok != tok_identifier)
 453       return ErrorU<VarExprAST>("expected identifier list after var");
 454   }
 455
 456   // At this point, we have to have 'in'.
 457   if (CurTok != tok_in)
 458     return ErrorU<VarExprAST>("expected 'in' keyword after 'var'");
 459   getNextToken();  // eat 'in'.
 460
 461   auto Body = ParseExpression();
 462   if (!Body)
 463     return nullptr;
 464
 465   return llvm::make_unique<VarExprAST>(std::move(VarBindings), std::move(Body));
 466 }
 467
 468 /// primary
 469 ///   ::= identifierexpr
 470 ///   ::= numberexpr
 471 ///   ::= parenexpr
 472 ///   ::= ifexpr
 473 ///   ::= forexpr
 474 ///   ::= varexpr
 475 static std::unique_ptr<ExprAST> ParsePrimary() {
 476   switch (CurTok) {
 477   default: return ErrorU<ExprAST>("unknown token when expecting an expression");
 478   case tok_identifier: return ParseIdentifierExpr();
 479   case tok_number:     return ParseNumberExpr();
 480   case '(':            return ParseParenExpr();
 481   case tok_if:         return ParseIfExpr();
 482   case tok_for:        return ParseForExpr();
 483   case tok_var:        return ParseVarExpr();
 484   }
 485 }
 486
 487 /// unary
 488 ///   ::= primary
 489 ///   ::= '!' unary
 490 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() {
 491   // If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
 492   if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
 493     return ParsePrimary();
 494
 495   // If this is a unary operator, read it.
 496   int Opc = CurTok;
 497   getNextToken();
 498   if (auto Operand = ParseUnary())
 499     return llvm::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand));
 500   return nullptr;
 501 }
 502
 503 /// binoprhs
 504 ///   ::= ('+' unary)*
 505 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec,
 506                                               std::unique_ptr<ExprAST> LHS) {
 507   // If this is a binop, find its precedence.
 508   while (1) {
 509     int TokPrec = GetTokPrecedence();
 510
 511     // If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
 512     // consume it, otherwise we are done.
 513     if (TokPrec < ExprPrec)
 514       return LHS;
 515
 516     // Okay, we know this is a binop.
 517     int BinOp = CurTok;
 518     getNextToken();  // eat binop
 519
 520     // Parse the unary expression after the binary operator.
 521     auto RHS = ParseUnary();
 522     if (!RHS)
 523       return nullptr;
 524
 525     // If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
 526     // the pending operator take RHS as its LHS.
 527     int NextPrec = GetTokPrecedence();
 528     if (TokPrec < NextPrec) {
 529       RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec+1, std::move(RHS));
 530       if (!RHS)
 531         return nullptr;
 532     }
 533
 534     // Merge LHS/RHS.
 535     LHS = llvm::make_unique<BinaryExprAST>(BinOp, std::move(LHS), std::move(RHS));
 536   }
 537 }
 538
 539 /// expression
 540 ///   ::= unary binoprhs
 541 ///
 542 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() {
 543   auto LHS = ParseUnary();
 544   if (!LHS)
 545     return nullptr;
 546
 547   return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS));
 548 }
 549
 550 /// prototype
 551 ///   ::= id '(' id* ')'
 552 ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
 553 ///   ::= unary LETTER (id)
 554 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
 555   std::string FnName;
 556
 557   unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
 558   unsigned BinaryPrecedence = 30;
 559
 560   switch (CurTok) {
 561   default:
 562     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected function name in prototype");
 563   case tok_identifier:
 564     FnName = IdentifierStr;
 565     Kind = 0;
 566     getNextToken();
 567     break;
 568   case tok_unary:
 569     getNextToken();
 570     if (!isascii(CurTok))
 571       return ErrorU<PrototypeAST>("Expected unary operator");
 572     FnName = "unary";
 573     FnName += (char)CurTok;
 574     Kind = 1;
 575     getNextToken();
 576     break;
 577   case tok_binary:
 578     getNextToken();
 579     if (!isascii(CurTok))
 580       return ErrorU<PrototypeAST>("Expected binary operator");
 581     FnName = "binary";
 582     FnName += (char)CurTok;
 583     Kind = 2;
 584     getNextToken();
 585
 586     // Read the precedence if present.
 587     if (CurTok == tok_number) {
 588       if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
 589         return ErrorU<PrototypeAST>("Invalid precedecnce: must be 1..100");
 590       BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
 591       getNextToken();
 592     }
 593     break;
 594   }
 595
 596   if (CurTok != '(')
 597     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected '(' in prototype");
 598
 599   std::vector<std::string> ArgNames;
 600   while (getNextToken() == tok_identifier)
 601     ArgNames.push_back(IdentifierStr);
 602   if (CurTok != ')')
 603     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected ')' in prototype");
 604
 605   // success.
 606   getNextToken();  // eat ')'.
 607
 608   // Verify right number of names for operator.
 609   if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
 610     return ErrorU<PrototypeAST>("Invalid number of operands for operator");
 611
 612   return llvm::make_unique<PrototypeAST>(FnName, std::move(ArgNames), Kind != 0,
 613                                          BinaryPrecedence);
 614 }
 615
 616 /// definition ::= 'def' prototype expression
 617 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseDefinition() {
 618   getNextToken();  // eat def.
 619   auto Proto = ParsePrototype();
 620   if (!Proto)
 621     return nullptr;
 622
 623   if (auto Body = ParseExpression())
 624     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(Body));
 625   return nullptr;
 626 }
 627
 628 /// toplevelexpr ::= expression
 629 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseTopLevelExpr() {
 630   if (auto E = ParseExpression()) {
 631     // Make an anonymous proto.
 632     auto Proto =
 633       llvm::make_unique<PrototypeAST>("__anon_expr", std::vector<std::string>());
 634     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
 635   }
 636   return nullptr;
 637 }
 638
 639 /// external ::= 'extern' prototype
 640 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParseExtern() {
 641   getNextToken();  // eat extern.
 642   return ParsePrototype();
 643 }
 644
 645 //===----------------------------------------------------------------------===//
 646 // Code Generation
 647 //===----------------------------------------------------------------------===//
 648
 649 // FIXME: Obviously we can do better than this
 650 std::string GenerateUniqueName(const std::string &Root) {
 651   static int i = 0;
 652   std::ostringstream NameStream;
 653   NameStream << Root << ++i;
 654   return NameStream.str();
 655 }
 656
 657 std::string MakeLegalFunctionName(std::string Name)
 658 {
 659   std::string NewName;
 660   assert(!Name.empty() && "Base name must not be empty");
 661
 662   // Start with what we have
 663   NewName = Name;
 664
 665   // Look for a numberic first character
 666   if (NewName.find_first_of("0123456789") == 0) {
 667     NewName.insert(0, 1, 'n');
 668   }
 669
 670   // Replace illegal characters with their ASCII equivalent
 671   std::string legal_elements = "_abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
 672   size_t pos;
 673   while ((pos = NewName.find_first_not_of(legal_elements)) != std::string::npos) {
 674     std::ostringstream NumStream;
 675     NumStream << (int)NewName.at(pos);
 676     NewName = NewName.replace(pos, 1, NumStream.str());
 677   }
 678
 679   return NewName;
 680 }
 681
 682 class SessionContext {
 683 public:
 684   SessionContext(LLVMContext &C) : Context(C) {}
 685   LLVMContext& getLLVMContext() const { return Context; }
 686   void addPrototypeAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> P);
 687   PrototypeAST* getPrototypeAST(const std::string &Name);
 688   std::map<std::string, std::unique_ptr<FunctionAST>> FunctionDefs;
 689 private:
 690   typedef std::map<std::string, std::unique_ptr<PrototypeAST>> PrototypeMap;
 691   LLVMContext &Context;
 692   PrototypeMap Prototypes;
 693 };
 694
 695 void SessionContext::addPrototypeAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> P) {
 696   Prototypes[P->Name] = std::move(P);
 697 }
 698
 699 PrototypeAST* SessionContext::getPrototypeAST(const std::string &Name) {
 700   PrototypeMap::iterator I = Prototypes.find(Name);
 701   if (I != Prototypes.end())
 702     return I->second.get();
 703   return nullptr;
 704 }
 705
 706 class IRGenContext {
 707 public:
 708
 709   IRGenContext(SessionContext &S)
 710     : Session(S),
 711       M(new Module(GenerateUniqueName("jit_module_"),
 712                    Session.getLLVMContext())),
 713       Builder(Session.getLLVMContext()) {}
 714
 715   SessionContext& getSession() { return Session; }
 716   Module& getM() const { return *M; }
 717   std::unique_ptr<Module> takeM() { return std::move(M); }
 718   IRBuilder<>& getBuilder() { return Builder; }
 719   LLVMContext& getLLVMContext() { return Session.getLLVMContext(); }
 720   Function* getPrototype(const std::string &Name);
 721
 722   std::map<std::string, AllocaInst*> NamedValues;
 723 private:
 724   SessionContext &Session;
 725   std::unique_ptr<Module> M;
 726   IRBuilder<> Builder;
 727 };
 728
 729 Function* IRGenContext::getPrototype(const std::string &Name) {
 730   if (Function *ExistingProto = M->getFunction(Name))
 731     return ExistingProto;
 732   if (PrototypeAST *ProtoAST = Session.getPrototypeAST(Name))
 733     return ProtoAST->IRGen(*this);
 734   return nullptr;
 735 }
 736
 737 /// CreateEntryBlockAlloca - Create an alloca instruction in the entry block of
 738 /// the function.  This is used for mutable variables etc.
 739 static AllocaInst *CreateEntryBlockAlloca(Function *TheFunction,
 740                                           const std::string &VarName) {
 741   IRBuilder<> TmpB(&TheFunction->getEntryBlock(),
 742                  TheFunction->getEntryBlock().begin());
 743   return TmpB.CreateAlloca(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 0,
 744                            VarName.c_str());
 745 }
 746
 747 Value *NumberExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 748   return ConstantFP::get(C.getLLVMContext(), APFloat(Val));
 749 }
 750
 751 Value *VariableExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 752   // Look this variable up in the function.
 753   Value *V = C.NamedValues[Name];
 754
 755   if (V == 0)
 756     return ErrorP<Value>("Unknown variable name '" + Name + "'");
 757
 758   // Load the value.
 759   return C.getBuilder().CreateLoad(V, Name.c_str());
 760 }
 761
 762 Value *UnaryExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 763   if (Value *OperandV = Operand->IRGen(C)) {
 764     std::string FnName = MakeLegalFunctionName(std::string("unary")+Opcode);
 765     if (Function *F = C.getPrototype(FnName))
 766       return C.getBuilder().CreateCall(F, OperandV, "unop");
 767     return ErrorP<Value>("Unknown unary operator");
 768   }
 769
 770   // Could not codegen operand - return null.
 771   return nullptr;
 772 }
 773
 774 Value *BinaryExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 775   // Special case '=' because we don't want to emit the LHS as an expression.
 776   if (Op == '=') {
 777     // Assignment requires the LHS to be an identifier.
 778     auto LHSVar = static_cast<VariableExprAST&>(*LHS);
 779     // Codegen the RHS.
 780     Value *Val = RHS->IRGen(C);
 781     if (!Val) return nullptr;
 782
 783     // Look up the name.
 784     if (auto Variable = C.NamedValues[LHSVar.Name]) {
 785       C.getBuilder().CreateStore(Val, Variable);
 786       return Val;
 787     }
 788     return ErrorP<Value>("Unknown variable name");
 789   }
 790
 791   Value *L = LHS->IRGen(C);
 792   Value *R = RHS->IRGen(C);
 793   if (!L || !R) return nullptr;
 794
 795   switch (Op) {
 796   case '+': return C.getBuilder().CreateFAdd(L, R, "addtmp");
 797   case '-': return C.getBuilder().CreateFSub(L, R, "subtmp");
 798   case '*': return C.getBuilder().CreateFMul(L, R, "multmp");
 799   case '/': return C.getBuilder().CreateFDiv(L, R, "divtmp");
 800   case '<':
 801     L = C.getBuilder().CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
 802     // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
 803     return C.getBuilder().CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
 804                                 "booltmp");
 805   default: break;
 806   }
 807
 808   // If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
 809   // a call to it.
 810   std::string FnName = MakeLegalFunctionName(std::string("binary")+Op);
 811   if (Function *F = C.getPrototype(FnName)) {
 812     Value *Ops[] = { L, R };
 813     return C.getBuilder().CreateCall(F, Ops, "binop");
 814   }
 815
 816   return ErrorP<Value>("Unknown binary operator");
 817 }
 818
 819 Value *CallExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 820   // Look up the name in the global module table.
 821   if (auto CalleeF = C.getPrototype(CalleeName)) {
 822     // If argument mismatch error.
 823     if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
 824       return ErrorP<Value>("Incorrect # arguments passed");
 825
 826     std::vector<Value*> ArgsV;
 827     for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
 828       ArgsV.push_back(Args[i]->IRGen(C));
 829       if (!ArgsV.back()) return nullptr;
 830     }
 831
 832     return C.getBuilder().CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
 833   }
 834
 835   return ErrorP<Value>("Unknown function referenced");
 836 }
 837
 838 Value *IfExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 839   Value *CondV = Cond->IRGen(C);
 840   if (!CondV) return nullptr;
 841
 842   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
 843   ConstantFP *FPZero =
 844     ConstantFP::get(C.getLLVMContext(), APFloat(0.0));
 845   CondV = C.getBuilder().CreateFCmpONE(CondV, FPZero, "ifcond");
 846
 847   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 848
 849   // Create blocks for the then and else cases.  Insert the 'then' block at the
 850   // end of the function.
 851   BasicBlock *ThenBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "then", TheFunction);
 852   BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "else");
 853   BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "ifcont");
 854
 855   C.getBuilder().CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB);
 856
 857   // Emit then value.
 858   C.getBuilder().SetInsertPoint(ThenBB);
 859
 860   Value *ThenV = Then->IRGen(C);
 861   if (!ThenV) return nullptr;
 862
 863   C.getBuilder().CreateBr(MergeBB);
 864   // Codegen of 'Then' can change the current block, update ThenBB for the PHI.
 865   ThenBB = C.getBuilder().GetInsertBlock();
 866
 867   // Emit else block.
 868   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(ElseBB);
 869   C.getBuilder().SetInsertPoint(ElseBB);
 870
 871   Value *ElseV = Else->IRGen(C);
 872   if (!ElseV) return nullptr;
 873
 874   C.getBuilder().CreateBr(MergeBB);
 875   // Codegen of 'Else' can change the current block, update ElseBB for the PHI.
 876   ElseBB = C.getBuilder().GetInsertBlock();
 877
 878   // Emit merge block.
 879   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(MergeBB);
 880   C.getBuilder().SetInsertPoint(MergeBB);
 881   PHINode *PN = C.getBuilder().CreatePHI(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 2,
 882                                   "iftmp");
 883
 884   PN->addIncoming(ThenV, ThenBB);
 885   PN->addIncoming(ElseV, ElseBB);
 886   return PN;
 887 }
 888
 889 Value *ForExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 890   // Output this as:
 891   //   var = alloca double
 892   //   ...
 893   //   start = startexpr
 894   //   store start -> var
 895   //   goto loop
 896   // loop:
 897   //   ...
 898   //   bodyexpr
 899   //   ...
 900   // loopend:
 901   //   step = stepexpr
 902   //   endcond = endexpr
 903   //
 904   //   curvar = load var
 905   //   nextvar = curvar + step
 906   //   store nextvar -> var
 907   //   br endcond, loop, endloop
 908   // outloop:
 909
 910   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 911
 912   // Create an alloca for the variable in the entry block.
 913   AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
 914
 915   // Emit the start code first, without 'variable' in scope.
 916   Value *StartVal = Start->IRGen(C);
 917   if (!StartVal) return nullptr;
 918
 919   // Store the value into the alloca.
 920   C.getBuilder().CreateStore(StartVal, Alloca);
 921
 922   // Make the new basic block for the loop header, inserting after current
 923   // block.
 924   BasicBlock *LoopBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "loop", TheFunction);
 925
 926   // Insert an explicit fall through from the current block to the LoopBB.
 927   C.getBuilder().CreateBr(LoopBB);
 928
 929   // Start insertion in LoopBB.
 930   C.getBuilder().SetInsertPoint(LoopBB);
 931
 932   // Within the loop, the variable is defined equal to the PHI node.  If it
 933   // shadows an existing variable, we have to restore it, so save it now.
 934   AllocaInst *OldVal = C.NamedValues[VarName];
 935   C.NamedValues[VarName] = Alloca;
 936
 937   // Emit the body of the loop.  This, like any other expr, can change the
 938   // current BB.  Note that we ignore the value computed by the body, but don't
 939   // allow an error.
 940   if (!Body->IRGen(C))
 941     return nullptr;
 942
 943   // Emit the step value.
 944   Value *StepVal;
 945   if (Step) {
 946     StepVal = Step->IRGen(C);
 947     if (!StepVal) return nullptr;
 948   } else {
 949     // If not specified, use 1.0.
 950     StepVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(1.0));
 951   }
 952
 953   // Compute the end condition.
 954   Value *EndCond = End->IRGen(C);
 955   if (EndCond == 0) return EndCond;
 956
 957   // Reload, increment, and restore the alloca.  This handles the case where
 958   // the body of the loop mutates the variable.
 959   Value *CurVar = C.getBuilder().CreateLoad(Alloca, VarName.c_str());
 960   Value *NextVar = C.getBuilder().CreateFAdd(CurVar, StepVal, "nextvar");
 961   C.getBuilder().CreateStore(NextVar, Alloca);
 962
 963   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
 964   EndCond = C.getBuilder().CreateFCmpONE(EndCond,
 965                               ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)),
 966                                   "loopcond");
 967
 968   // Create the "after loop" block and insert it.
 969   BasicBlock *AfterBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "afterloop", TheFunction);
 970
 971   // Insert the conditional branch into the end of LoopEndBB.
 972   C.getBuilder().CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB);
 973
 974   // Any new code will be inserted in AfterBB.
 975   C.getBuilder().SetInsertPoint(AfterBB);
 976
 977   // Restore the unshadowed variable.
 978   if (OldVal)
 979     C.NamedValues[VarName] = OldVal;
 980   else
 981     C.NamedValues.erase(VarName);
 982
 983
 984   // for expr always returns 0.0.
 985   return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
 986 }
 987
 988 Value *VarExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 989   std::vector<AllocaInst *> OldBindings;
 990
 991   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 992
 993   // Register all variables and emit their initializer.
 994   for (unsigned i = 0, e = VarBindings.size(); i != e; ++i) {
 995     auto &VarName = VarBindings[i].first;
 996     auto &Init = VarBindings[i].second;
 997
 998     // Emit the initializer before adding the variable to scope, this prevents
 999     // the initializer from referencing the variable itself, and permits stuff
1000     // like this:
1001     //  var a = 1 in
1002     //    var a = a in ...   # refers to outer 'a'.
1003     Value *InitVal;
1004     if (Init) {
1005       InitVal = Init->IRGen(C);
1006       if (!InitVal) return nullptr;
1007     } else // If not specified, use 0.0.
1008       InitVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0));
1009
1010     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
1011     C.getBuilder().CreateStore(InitVal, Alloca);
1012
1013     // Remember the old variable binding so that we can restore the binding when
1014     // we unrecurse.
1015     OldBindings.push_back(C.NamedValues[VarName]);
1016
1017     // Remember this binding.
1018     C.NamedValues[VarName] = Alloca;
1019   }
1020
1021   // Codegen the body, now that all vars are in scope.
1022   Value *BodyVal = Body->IRGen(C);
1023   if (!BodyVal) return nullptr;
1024
1025   // Pop all our variables from scope.
1026   for (unsigned i = 0, e = VarBindings.size(); i != e; ++i)
1027     C.NamedValues[VarBindings[i].first] = OldBindings[i];
1028
1029   // Return the body computation.
1030   return BodyVal;
1031 }
1032
1033 Function *PrototypeAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
1034   std::string FnName = MakeLegalFunctionName(Name);
1035
1036   // Make the function type:  double(double,double) etc.
1037   std::vector<Type*> Doubles(Args.size(),
1038                              Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
1039   FunctionType *FT = FunctionType::get(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
1040                                        Doubles, false);
1041   Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, FnName,
1042                                  &C.getM());
1043
1044   // If F conflicted, there was already something named 'FnName'.  If it has a
1045   // body, don't allow redefinition or reextern.
1046   if (F->getName() != FnName) {
1047     // Delete the one we just made and get the existing one.
1048     F->eraseFromParent();
1049     F = C.getM().getFunction(Name);
1050
1051     // If F already has a body, reject this.
1052     if (!F->empty()) {
1053       ErrorP<Function>("redefinition of function");
1054       return nullptr;
1055     }
1056
1057     // If F took a different number of args, reject.
1058     if (F->arg_size() != Args.size()) {
1059       ErrorP<Function>("redefinition of function with different # args");
1060       return nullptr;
1061     }
1062   }
1063
1064   // Set names for all arguments.
1065   unsigned Idx = 0;
1066   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); Idx != Args.size();
1067        ++AI, ++Idx)
1068     AI->setName(Args[Idx]);
1069
1070   return F;
1071 }
1072
1073 /// CreateArgumentAllocas - Create an alloca for each argument and register the
1074 /// argument in the symbol table so that references to it will succeed.
1075 void PrototypeAST::CreateArgumentAllocas(Function *F, IRGenContext &C) {
1076   Function::arg_iterator AI = F->arg_begin();
1077   for (unsigned Idx = 0, e = Args.size(); Idx != e; ++Idx, ++AI) {
1078     // Create an alloca for this variable.
1079     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(F, Args[Idx]);
1080
1081     // Store the initial value into the alloca.
1082     C.getBuilder().CreateStore(AI, Alloca);
1083
1084     // Add arguments to variable symbol table.
1085     C.NamedValues[Args[Idx]] = Alloca;
1086   }
1087 }
1088
1089 Function *FunctionAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
1090   C.NamedValues.clear();
1091
1092   Function *TheFunction = Proto->IRGen(C);
1093   if (!TheFunction)
1094     return nullptr;
1095
1096   // If this is an operator, install it.
1097   if (Proto->isBinaryOp())
1098     BinopPrecedence[Proto->getOperatorName()] = Proto->Precedence;
1099
1100   // Create a new basic block to start insertion into.
1101   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
1102   C.getBuilder().SetInsertPoint(BB);
1103
1104   // Add all arguments to the symbol table and create their allocas.
1105   Proto->CreateArgumentAllocas(TheFunction, C);
1106
1107   if (Value *RetVal = Body->IRGen(C)) {
1108     // Finish off the function.
1109     C.getBuilder().CreateRet(RetVal);
1110
1111     // Validate the generated code, checking for consistency.
1112     verifyFunction(*TheFunction);
1113
1114     return TheFunction;
1115   }
1116
1117   // Error reading body, remove function.
1118   TheFunction->eraseFromParent();
1119
1120   if (Proto->isBinaryOp())
1121     BinopPrecedence.erase(Proto->getOperatorName());
1122   return nullptr;
1123 }
1124
1125 //===----------------------------------------------------------------------===//
1126 // Top-Level parsing and JIT Driver
1127 //===----------------------------------------------------------------------===//
1128
1129 static std::unique_ptr<llvm::Module> IRGen(SessionContext &S,
1130                                            const FunctionAST &F) {
1131   IRGenContext C(S);
1132   auto LF = F.IRGen(C);
1133   if (!LF)
1134     return nullptr;
1135 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1136   fprintf(stderr, "Read function definition:");
1137   LF->dump();
1138 #endif
1139   return C.takeM();
1140 }
1141
1142 class KaleidoscopeJIT {
1143 public:
1144   typedef ObjectLinkingLayer<> ObjLayerT;
1145   typedef IRCompileLayer<ObjLayerT> CompileLayerT;
1146   typedef LazyEmittingLayer<CompileLayerT> LazyEmitLayerT;
1147
1148   typedef LazyEmitLayerT::ModuleSetHandleT ModuleHandleT;
1149
1150   std::string Mangle(const std::string &Name) {
1151     std::string MangledName;
1152     {
1153       raw_string_ostream MangledNameStream(MangledName);
1154       Mang.getNameWithPrefix(MangledNameStream, Name);
1155     }
1156     return MangledName;
1157   }
1158
1159   KaleidoscopeJIT(SessionContext &Session)
1160     : TM(EngineBuilder().selectTarget()),
1161       Mang(TM->getDataLayout()), Session(Session),
1162       CompileLayer(ObjectLayer, SimpleCompiler(*TM)),
1163       LazyEmitLayer(CompileLayer) {}
1164
1165   ModuleHandleT addModule(std::unique_ptr<Module> M) {
1166     if (!M->getDataLayout())
1167       M->setDataLayout(TM->getDataLayout());
1168
1169     // The LazyEmitLayer takes lists of modules, rather than single modules, so
1170     // we'll just build a single-element list.
1171     std::vector<std::unique_ptr<Module>> S;
1172     S.push_back(std::move(M));
1173
1174     // We need a memory manager to allocate memory and resolve symbols for this
1175     // new module. Create one that resolves symbols by looking back into the JIT.
1176     auto MM = createLookasideRTDyldMM<SectionMemoryManager>(
1177                 [&](const std::string &Name) -> uint64_t {
1178                   // First try to find 'Name' within the JIT.
1179                   if (auto Symbol = findMangledSymbol(Name))
1180                     return Symbol.getAddress();
1181
1182                   // If we don't find 'Name' in the JIT, see if we have some AST
1183                   // for it.
1184                   auto DefI = Session.FunctionDefs.find(Name);
1185                   if (DefI == Session.FunctionDefs.end())
1186                     return 0;
1187
1188                   // We have AST for 'Name'. IRGen it, add it to the JIT, and
1189                   // return the address for it.
1190                   // FIXME: What happens if IRGen fails?
1191                   addModule(IRGen(Session, *DefI->second));
1192
1193                   // Remove the function definition's AST now that we've
1194                   // finished with it.
1195                   Session.FunctionDefs.erase(DefI);
1196
1197                   return findMangledSymbol(Name).getAddress();
1198                 },
1199                 [](const std::string &S) { return 0; } );
1200
1201     return LazyEmitLayer.addModuleSet(std::move(S), std::move(MM));
1202   }
1203
1204   void removeModule(ModuleHandleT H) { LazyEmitLayer.removeModuleSet(H); }
1205
1206   JITSymbol findMangledSymbol(const std::string &Name) {
1207     return LazyEmitLayer.findSymbol(Name, false);
1208   }
1209
1210   JITSymbol findSymbol(const std::string &Name) {
1211     return findMangledSymbol(Mangle(Name));
1212   }
1213
1214 private:
1215
1216   std::unique_ptr<TargetMachine> TM;
1217   Mangler Mang;
1218   SessionContext &Session;
1219
1220   ObjLayerT ObjectLayer;
1221   CompileLayerT CompileLayer;
1222   LazyEmitLayerT LazyEmitLayer;
1223 };
1224
1225 static void HandleDefinition(SessionContext &S, KaleidoscopeJIT &J) {
1226   if (auto F = ParseDefinition()) {
1227     S.addPrototypeAST(llvm::make_unique<PrototypeAST>(*F->Proto));
1228     S.FunctionDefs[J.Mangle(F->Proto->Name)] = std::move(F);
1229   } else {
1230     // Skip token for error recovery.
1231     getNextToken();
1232   }
1233 }
1234
1235 static void HandleExtern(SessionContext &S) {
1236   if (auto P = ParseExtern())
1237     S.addPrototypeAST(std::move(P));
1238   else {
1239     // Skip token for error recovery.
1240     getNextToken();
1241   }
1242 }
1243
1244 static void HandleTopLevelExpression(SessionContext &S, KaleidoscopeJIT &J) {
1245   // Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
1246   if (auto F = ParseTopLevelExpr()) {
1247     IRGenContext C(S);
1248     if (auto ExprFunc = F->IRGen(C)) {
1249 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1250       std::cerr << "Expression function:\n";
1251       ExprFunc->dump();
1252 #endif
1253       // Add the CodeGen'd module to the JIT. Keep a handle to it: We can remove
1254       // this module as soon as we've executed Function ExprFunc.
1255       auto H = J.addModule(C.takeM());
1256
1257       // Get the address of the JIT'd function in memory.
1258       auto ExprSymbol = J.findSymbol("__anon_expr");
1259
1260       // Cast it to the right type (takes no arguments, returns a double) so we
1261       // can call it as a native function.
1262       double (*FP)() = (double (*)())(intptr_t)ExprSymbol.getAddress();
1263 #ifdef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1264       FP();
1265 #else
1266       std::cerr << "Evaluated to " << FP() << "\n";
1267 #endif
1268
1269       // Remove the function.
1270       J.removeModule(H);
1271     }
1272   } else {
1273     // Skip token for error recovery.
1274     getNextToken();
1275   }
1276 }
1277
1278 /// top ::= definition | external | expression | ';'
1279 static void MainLoop() {
1280   SessionContext S(getGlobalContext());
1281   KaleidoscopeJIT J(S);
1282
1283   while (1) {
1284     switch (CurTok) {
1285     case tok_eof:    return;
1286     case ';':        getNextToken(); continue;  // ignore top-level semicolons.
1287     case tok_def:    HandleDefinition(S, J); break;
1288     case tok_extern: HandleExtern(S); break;
1289     default:         HandleTopLevelExpression(S, J); break;
1290     }
1291 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1292     std::cerr << "ready> ";
1293 #endif
1294   }
1295 }
1296
1297 //===----------------------------------------------------------------------===//
1298 // "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
1299 //===----------------------------------------------------------------------===//
1300
1301 /// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
1302 extern "C"
1303 double putchard(double X) {
1304   putchar((char)X);
1305   return 0;
1306 }
1307
1308 /// printd - printf that takes a double prints it as "%f\n", returning 0.
1309 extern "C"
1310 double printd(double X) {
1311   printf("%f", X);
1312   return 0;
1313 }
1314
1315 extern "C"
1316 double printlf() {
1317   printf("\n");
1318   return 0;
1319 }
1320
1321 //===----------------------------------------------------------------------===//
1322 // Main driver code.
1323 //===----------------------------------------------------------------------===//
1324
1325 int main() {
1326   InitializeNativeTarget();
1327   InitializeNativeTargetAsmPrinter();
1328   InitializeNativeTargetAsmParser();
1329
1330   // Install standard binary operators.
1331   // 1 is lowest precedence.
1332   BinopPrecedence['='] = 2;
1333   BinopPrecedence['<'] = 10;
1334   BinopPrecedence['+'] = 20;
1335   BinopPrecedence['-'] = 20;
1336   BinopPrecedence['/'] = 40;
1337   BinopPrecedence['*'] = 40;  // highest.
1338
1339   // Prime the first token.
1340 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1341   std::cerr << "ready> ";
1342 #endif
1343   getNextToken();
1344
1345   std::cerr << std::fixed;
1346
1347   // Run the main "interpreter loop" now.
1348   MainLoop();
1349
1350   return 0;
1351 }
1352