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 using namespace llvm;
  23
  24 //===----------------------------------------------------------------------===//
  25 // Lexer
  26 //===----------------------------------------------------------------------===//
  27
  28 // The lexer returns tokens [0-255] if it is an unknown character, otherwise one
  29 // of these for known things.
  30 enum Token {
  31   tok_eof = -1,
  32
  33   // commands
  34   tok_def = -2, tok_extern = -3,
  35
  36   // primary
  37   tok_identifier = -4, tok_number = -5,
  38
  39   // control
  40   tok_if = -6, tok_then = -7, tok_else = -8,
  41   tok_for = -9, tok_in = -10,
  42
  43   // operators
  44   tok_binary = -11, tok_unary = -12,
  45
  46   // var definition
  47   tok_var = -13
  48 };
  49
  50 static std::string IdentifierStr;  // Filled in if tok_identifier
  51 static double NumVal;              // Filled in if tok_number
  52
  53 /// gettok - Return the next token from standard input.
  54 static int gettok() {
  55   static int LastChar = ' ';
  56
  57   // Skip any whitespace.
  58   while (isspace(LastChar))
  59     LastChar = getchar();
  60
  61   if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
  62     IdentifierStr = LastChar;
  63     while (isalnum((LastChar = getchar())))
  64       IdentifierStr += LastChar;
  65
  66     if (IdentifierStr == "def") return tok_def;
  67     if (IdentifierStr == "extern") return tok_extern;
  68     if (IdentifierStr == "if") return tok_if;
  69     if (IdentifierStr == "then") return tok_then;
  70     if (IdentifierStr == "else") return tok_else;
  71     if (IdentifierStr == "for") return tok_for;
  72     if (IdentifierStr == "in") return tok_in;
  73     if (IdentifierStr == "binary") return tok_binary;
  74     if (IdentifierStr == "unary") return tok_unary;
  75     if (IdentifierStr == "var") return tok_var;
  76     return tok_identifier;
  77   }
  78
  79   if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') {   // Number: [0-9.]+
  80     std::string NumStr;
  81     do {
  82       NumStr += LastChar;
  83       LastChar = getchar();
  84     } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
  85
  86     NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);
  87     return tok_number;
  88   }
  89
  90   if (LastChar == '#') {
  91     // Comment until end of line.
  92     do LastChar = getchar();
  93     while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
  94
  95     if (LastChar != EOF)
  96       return gettok();
  97   }
  98
  99   // Check for end of file.  Don't eat the EOF.
 100   if (LastChar == EOF)
 101     return tok_eof;
 102
 103   // Otherwise, just return the character as its ascii value.
 104   int ThisChar = LastChar;
 105   LastChar = getchar();
 106   return ThisChar;
 107 }
 108
 109 //===----------------------------------------------------------------------===//
 110 // Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
 111 //===----------------------------------------------------------------------===//
 112
 113 class IRGenContext;
 114
 115 /// ExprAST - Base class for all expression nodes.
 116 struct ExprAST {
 117   virtual ~ExprAST() {}
 118   virtual Value *IRGen(IRGenContext &C) const = 0;
 119 };
 120
 121 /// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
 122 struct NumberExprAST : public ExprAST {
 123   NumberExprAST(double Val) : Val(Val) {}
 124   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 125
 126   double Val;
 127 };
 128
 129 /// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
 130 struct VariableExprAST : public ExprAST {
 131   VariableExprAST(std::string Name) : Name(std::move(Name)) {}
 132   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 133
 134   std::string Name;
 135 };
 136
 137 /// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
 138 struct UnaryExprAST : public ExprAST {
 139   UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand)
 140     : Opcode(std::move(Opcode)), Operand(std::move(Operand)) {}
 141
 142   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 143
 144   char Opcode;
 145   std::unique_ptr<ExprAST> Operand;
 146 };
 147
 148 /// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
 149 struct BinaryExprAST : public ExprAST {
 150   BinaryExprAST(char Op, std::unique_ptr<ExprAST> LHS,
 151                 std::unique_ptr<ExprAST> RHS)
 152     : Op(Op), LHS(std::move(LHS)), RHS(std::move(RHS)) {}
 153
 154   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 155
 156   char Op;
 157   std::unique_ptr<ExprAST> LHS, RHS;
 158 };
 159
 160 /// CallExprAST - Expression class for function calls.
 161 struct CallExprAST : public ExprAST {
 162   CallExprAST(std::string CalleeName,
 163               std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args)
 164     : CalleeName(std::move(CalleeName)), Args(std::move(Args)) {}
 165
 166   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 167
 168   std::string CalleeName;
 169   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 170 };
 171
 172 /// IfExprAST - Expression class for if/then/else.
 173 struct IfExprAST : public ExprAST {
 174   IfExprAST(std::unique_ptr<ExprAST> Cond, std::unique_ptr<ExprAST> Then,
 175             std::unique_ptr<ExprAST> Else)
 176     : Cond(std::move(Cond)), Then(std::move(Then)), Else(std::move(Else)) {}
 177   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 178
 179   std::unique_ptr<ExprAST> Cond, Then, Else;
 180 };
 181
 182 /// ForExprAST - Expression class for for/in.
 183 struct ForExprAST : public ExprAST {
 184   ForExprAST(std::string VarName, std::unique_ptr<ExprAST> Start,
 185              std::unique_ptr<ExprAST> End, std::unique_ptr<ExprAST> Step,
 186              std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 187     : VarName(std::move(VarName)), Start(std::move(Start)), End(std::move(End)),
 188       Step(std::move(Step)), Body(std::move(Body)) {}
 189
 190   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 191
 192   std::string VarName;
 193   std::unique_ptr<ExprAST> Start, End, Step, Body;
 194 };
 195
 196 /// VarExprAST - Expression class for var/in
 197 struct VarExprAST : public ExprAST {
 198   typedef std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>> Binding;
 199   typedef std::vector<Binding> BindingList;
 200
 201   VarExprAST(BindingList VarBindings, std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 202     : VarBindings(std::move(VarBindings)), Body(std::move(Body)) {}
 203
 204   Value *IRGen(IRGenContext &C) const override;
 205
 206   BindingList VarBindings;
 207   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 208 };
 209
 210 /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
 211 /// which captures its argument names as well as if it is an operator.
 212 struct PrototypeAST {
 213   PrototypeAST(std::string Name, std::vector<std::string> Args,
 214                bool IsOperator = false, unsigned Precedence = 0)
 215     : Name(std::move(Name)), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator),
 216       Precedence(Precedence) {}
 217
 218   Function *IRGen(IRGenContext &C) const;
 219   void CreateArgumentAllocas(Function *F, IRGenContext &C);
 220
 221   bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; }
 222   bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; }
 223
 224   char getOperatorName() const {
 225     assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
 226     return Name[Name.size()-1];
 227   }
 228
 229   std::string Name;
 230   std::vector<std::string> Args;
 231   bool IsOperator;
 232   unsigned Precedence;  // Precedence if a binary op.
 233 };
 234
 235 /// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
 236 struct FunctionAST {
 237   FunctionAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto,
 238               std::unique_ptr<ExprAST> Body)
 239     : Proto(std::move(Proto)), Body(std::move(Body)) {}
 240
 241   Function *IRGen(IRGenContext &C) const;
 242
 243   std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto;
 244   std::unique_ptr<ExprAST> Body;
 245 };
 246
 247 //===----------------------------------------------------------------------===//
 248 // Parser
 249 //===----------------------------------------------------------------------===//
 250
 251 /// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer.  CurTok is the current
 252 /// token the parser is looking at.  getNextToken reads another token from the
 253 /// lexer and updates CurTok with its results.
 254 static int CurTok;
 255 static int getNextToken() {
 256   return CurTok = gettok();
 257 }
 258
 259 /// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
 260 /// defined.
 261 static std::map<char, int> BinopPrecedence;
 262
 263 /// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
 264 static int GetTokPrecedence() {
 265   if (!isascii(CurTok))
 266     return -1;
 267
 268   // Make sure it's a declared binop.
 269   int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
 270   if (TokPrec <= 0) return -1;
 271   return TokPrec;
 272 }
 273
 274 template <typename T>
 275 std::unique_ptr<T> ErrorU(const std::string &Str) {
 276   std::cerr << "Error: " << Str << "\n";
 277   return nullptr;
 278 }
 279
 280 template <typename T>
 281 T* ErrorP(const std::string &Str) {
 282   std::cerr << "Error: " << Str << "\n";
 283   return nullptr;
 284 }
 285
 286 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression();
 287
 288 /// identifierexpr
 289 ///   ::= identifier
 290 ///   ::= identifier '(' expression* ')'
 291 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIdentifierExpr() {
 292   std::string IdName = IdentifierStr;
 293
 294   getNextToken();  // eat identifier.
 295
 296   if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
 297     return llvm::make_unique<VariableExprAST>(IdName);
 298
 299   // Call.
 300   getNextToken();  // eat (
 301   std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args;
 302   if (CurTok != ')') {
 303     while (1) {
 304       auto Arg = ParseExpression();
 305       if (!Arg) return nullptr;
 306       Args.push_back(std::move(Arg));
 307
 308       if (CurTok == ')') break;
 309
 310       if (CurTok != ',')
 311         return ErrorU<CallExprAST>("Expected ')' or ',' in argument list");
 312       getNextToken();
 313     }
 314   }
 315
 316   // Eat the ')'.
 317   getNextToken();
 318
 319   return llvm::make_unique<CallExprAST>(IdName, std::move(Args));
 320 }
 321
 322 /// numberexpr ::= number
 323 static std::unique_ptr<NumberExprAST> ParseNumberExpr() {
 324   auto Result = llvm::make_unique<NumberExprAST>(NumVal);
 325   getNextToken(); // consume the number
 326   return Result;
 327 }
 328
 329 /// parenexpr ::= '(' expression ')'
 330 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseParenExpr() {
 331   getNextToken();  // eat (.
 332   auto V = ParseExpression();
 333   if (!V)
 334     return nullptr;
 335
 336   if (CurTok != ')')
 337     return ErrorU<ExprAST>("expected ')'");
 338   getNextToken();  // eat ).
 339   return V;
 340 }
 341
 342 /// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression
 343 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIfExpr() {
 344   getNextToken();  // eat the if.
 345
 346   // condition.
 347   auto Cond = ParseExpression();
 348   if (!Cond)
 349     return nullptr;
 350
 351   if (CurTok != tok_then)
 352     return ErrorU<ExprAST>("expected then");
 353   getNextToken();  // eat the then
 354
 355   auto Then = ParseExpression();
 356   if (!Then)
 357     return nullptr;
 358
 359   if (CurTok != tok_else)
 360     return ErrorU<ExprAST>("expected else");
 361
 362   getNextToken();
 363
 364   auto Else = ParseExpression();
 365   if (!Else)
 366     return nullptr;
 367
 368   return llvm::make_unique<IfExprAST>(std::move(Cond), std::move(Then),
 369                                       std::move(Else));
 370 }
 371
 372 /// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression
 373 static std::unique_ptr<ForExprAST> ParseForExpr() {
 374   getNextToken();  // eat the for.
 375
 376   if (CurTok != tok_identifier)
 377     return ErrorU<ForExprAST>("expected identifier after for");
 378
 379   std::string IdName = IdentifierStr;
 380   getNextToken();  // eat identifier.
 381
 382   if (CurTok != '=')
 383     return ErrorU<ForExprAST>("expected '=' after for");
 384   getNextToken();  // eat '='.
 385
 386
 387   auto Start = ParseExpression();
 388   if (!Start)
 389     return nullptr;
 390   if (CurTok != ',')
 391     return ErrorU<ForExprAST>("expected ',' after for start value");
 392   getNextToken();
 393
 394   auto End = ParseExpression();
 395   if (!End)
 396     return nullptr;
 397
 398   // The step value is optional.
 399   std::unique_ptr<ExprAST> Step;
 400   if (CurTok == ',') {
 401     getNextToken();
 402     Step = ParseExpression();
 403     if (!Step)
 404       return nullptr;
 405   }
 406
 407   if (CurTok != tok_in)
 408     return ErrorU<ForExprAST>("expected 'in' after for");
 409   getNextToken();  // eat 'in'.
 410
 411   auto Body = ParseExpression();
 412   if (Body)
 413     return nullptr;
 414
 415   return llvm::make_unique<ForExprAST>(IdName, std::move(Start), std::move(End),
 416                                        std::move(Step), std::move(Body));
 417 }
 418
 419 /// varexpr ::= 'var' identifier ('=' expression)?
 420 //                    (',' identifier ('=' expression)?)* 'in' expression
 421 static std::unique_ptr<VarExprAST> ParseVarExpr() {
 422   getNextToken();  // eat the var.
 423
 424   VarExprAST::BindingList VarBindings;
 425
 426   // At least one variable name is required.
 427   if (CurTok != tok_identifier)
 428     return ErrorU<VarExprAST>("expected identifier after var");
 429
 430   while (1) {
 431     std::string Name = IdentifierStr;
 432     getNextToken();  // eat identifier.
 433
 434     // Read the optional initializer.
 435     std::unique_ptr<ExprAST> Init;
 436     if (CurTok == '=') {
 437       getNextToken(); // eat the '='.
 438
 439       Init = ParseExpression();
 440       if (!Init)
 441         return nullptr;
 442     }
 443
 444     VarBindings.push_back(VarExprAST::Binding(Name, std::move(Init)));
 445
 446     // End of var list, exit loop.
 447     if (CurTok != ',') break;
 448     getNextToken(); // eat the ','.
 449
 450     if (CurTok != tok_identifier)
 451       return ErrorU<VarExprAST>("expected identifier list after var");
 452   }
 453
 454   // At this point, we have to have 'in'.
 455   if (CurTok != tok_in)
 456     return ErrorU<VarExprAST>("expected 'in' keyword after 'var'");
 457   getNextToken();  // eat 'in'.
 458
 459   auto Body = ParseExpression();
 460   if (!Body)
 461     return nullptr;
 462
 463   return llvm::make_unique<VarExprAST>(std::move(VarBindings), std::move(Body));
 464 }
 465
 466 /// primary
 467 ///   ::= identifierexpr
 468 ///   ::= numberexpr
 469 ///   ::= parenexpr
 470 ///   ::= ifexpr
 471 ///   ::= forexpr
 472 ///   ::= varexpr
 473 static std::unique_ptr<ExprAST> ParsePrimary() {
 474   switch (CurTok) {
 475   default: return ErrorU<ExprAST>("unknown token when expecting an expression");
 476   case tok_identifier: return ParseIdentifierExpr();
 477   case tok_number:     return ParseNumberExpr();
 478   case '(':            return ParseParenExpr();
 479   case tok_if:         return ParseIfExpr();
 480   case tok_for:        return ParseForExpr();
 481   case tok_var:        return ParseVarExpr();
 482   }
 483 }
 484
 485 /// unary
 486 ///   ::= primary
 487 ///   ::= '!' unary
 488 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() {
 489   // If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
 490   if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
 491     return ParsePrimary();
 492
 493   // If this is a unary operator, read it.
 494   int Opc = CurTok;
 495   getNextToken();
 496   if (auto Operand = ParseUnary())
 497     return llvm::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand));
 498   return nullptr;
 499 }
 500
 501 /// binoprhs
 502 ///   ::= ('+' unary)*
 503 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec,
 504                                               std::unique_ptr<ExprAST> LHS) {
 505   // If this is a binop, find its precedence.
 506   while (1) {
 507     int TokPrec = GetTokPrecedence();
 508
 509     // If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
 510     // consume it, otherwise we are done.
 511     if (TokPrec < ExprPrec)
 512       return LHS;
 513
 514     // Okay, we know this is a binop.
 515     int BinOp = CurTok;
 516     getNextToken();  // eat binop
 517
 518     // Parse the unary expression after the binary operator.
 519     auto RHS = ParseUnary();
 520     if (!RHS)
 521       return nullptr;
 522
 523     // If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
 524     // the pending operator take RHS as its LHS.
 525     int NextPrec = GetTokPrecedence();
 526     if (TokPrec < NextPrec) {
 527       RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec+1, std::move(RHS));
 528       if (!RHS)
 529         return nullptr;
 530     }
 531
 532     // Merge LHS/RHS.
 533     LHS = llvm::make_unique<BinaryExprAST>(BinOp, std::move(LHS), std::move(RHS));
 534   }
 535 }
 536
 537 /// expression
 538 ///   ::= unary binoprhs
 539 ///
 540 static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() {
 541   auto LHS = ParseUnary();
 542   if (!LHS)
 543     return nullptr;
 544
 545   return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS));
 546 }
 547
 548 /// prototype
 549 ///   ::= id '(' id* ')'
 550 ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
 551 ///   ::= unary LETTER (id)
 552 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() {
 553   std::string FnName;
 554
 555   unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
 556   unsigned BinaryPrecedence = 30;
 557
 558   switch (CurTok) {
 559   default:
 560     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected function name in prototype");
 561   case tok_identifier:
 562     FnName = IdentifierStr;
 563     Kind = 0;
 564     getNextToken();
 565     break;
 566   case tok_unary:
 567     getNextToken();
 568     if (!isascii(CurTok))
 569       return ErrorU<PrototypeAST>("Expected unary operator");
 570     FnName = "unary";
 571     FnName += (char)CurTok;
 572     Kind = 1;
 573     getNextToken();
 574     break;
 575   case tok_binary:
 576     getNextToken();
 577     if (!isascii(CurTok))
 578       return ErrorU<PrototypeAST>("Expected binary operator");
 579     FnName = "binary";
 580     FnName += (char)CurTok;
 581     Kind = 2;
 582     getNextToken();
 583
 584     // Read the precedence if present.
 585     if (CurTok == tok_number) {
 586       if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
 587         return ErrorU<PrototypeAST>("Invalid precedecnce: must be 1..100");
 588       BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
 589       getNextToken();
 590     }
 591     break;
 592   }
 593
 594   if (CurTok != '(')
 595     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected '(' in prototype");
 596
 597   std::vector<std::string> ArgNames;
 598   while (getNextToken() == tok_identifier)
 599     ArgNames.push_back(IdentifierStr);
 600   if (CurTok != ')')
 601     return ErrorU<PrototypeAST>("Expected ')' in prototype");
 602
 603   // success.
 604   getNextToken();  // eat ')'.
 605
 606   // Verify right number of names for operator.
 607   if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
 608     return ErrorU<PrototypeAST>("Invalid number of operands for operator");
 609
 610   return llvm::make_unique<PrototypeAST>(FnName, std::move(ArgNames), Kind != 0,
 611                                          BinaryPrecedence);
 612 }
 613
 614 /// definition ::= 'def' prototype expression
 615 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseDefinition() {
 616   getNextToken();  // eat def.
 617   auto Proto = ParsePrototype();
 618   if (!Proto)
 619     return nullptr;
 620
 621   if (auto Body = ParseExpression())
 622     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(Body));
 623   return nullptr;
 624 }
 625
 626 /// toplevelexpr ::= expression
 627 static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseTopLevelExpr() {
 628   if (auto E = ParseExpression()) {
 629     // Make an anonymous proto.
 630     auto Proto =
 631       llvm::make_unique<PrototypeAST>("__anon_expr", std::vector<std::string>());
 632     return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E));
 633   }
 634   return nullptr;
 635 }
 636
 637 /// external ::= 'extern' prototype
 638 static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParseExtern() {
 639   getNextToken();  // eat extern.
 640   return ParsePrototype();
 641 }
 642
 643 //===----------------------------------------------------------------------===//
 644 // Code Generation
 645 //===----------------------------------------------------------------------===//
 646
 647 // FIXME: Obviously we can do better than this
 648 std::string GenerateUniqueName(const std::string &Root) {
 649   static int i = 0;
 650   std::ostringstream NameStream;
 651   NameStream << Root << ++i;
 652   return NameStream.str();
 653 }
 654
 655 std::string MakeLegalFunctionName(std::string Name)
 656 {
 657   std::string NewName;
 658   assert(!Name.empty() && "Base name must not be empty");
 659
 660   // Start with what we have
 661   NewName = Name;
 662
 663   // Look for a numberic first character
 664   if (NewName.find_first_of("0123456789") == 0) {
 665     NewName.insert(0, 1, 'n');
 666   }
 667
 668   // Replace illegal characters with their ASCII equivalent
 669   std::string legal_elements = "_abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
 670   size_t pos;
 671   while ((pos = NewName.find_first_not_of(legal_elements)) != std::string::npos) {
 672     std::ostringstream NumStream;
 673     NumStream << (int)NewName.at(pos);
 674     NewName = NewName.replace(pos, 1, NumStream.str());
 675   }
 676
 677   return NewName;
 678 }
 679
 680 class SessionContext {
 681 public:
 682   SessionContext(LLVMContext &C) : Context(C) {}
 683   LLVMContext& getLLVMContext() const { return Context; }
 684   void addPrototypeAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> P);
 685   PrototypeAST* getPrototypeAST(const std::string &Name);
 686   std::map<std::string, std::unique_ptr<FunctionAST>> FunctionDefs;
 687 private:
 688   typedef std::map<std::string, std::unique_ptr<PrototypeAST>> PrototypeMap;
 689   LLVMContext &Context;
 690   PrototypeMap Prototypes;
 691 };
 692
 693 void SessionContext::addPrototypeAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> P) {
 694   Prototypes[P->Name] = std::move(P);
 695 }
 696
 697 PrototypeAST* SessionContext::getPrototypeAST(const std::string &Name) {
 698   PrototypeMap::iterator I = Prototypes.find(Name);
 699   if (I != Prototypes.end())
 700     return I->second.get();
 701   return nullptr;
 702 }
 703
 704 class IRGenContext {
 705 public:
 706
 707   IRGenContext(SessionContext &S)
 708     : Session(S),
 709       M(new Module(GenerateUniqueName("jit_module_"),
 710                    Session.getLLVMContext())),
 711       Builder(Session.getLLVMContext()) {}
 712
 713   SessionContext& getSession() { return Session; }
 714   Module& getM() const { return *M; }
 715   std::unique_ptr<Module> takeM() { return std::move(M); }
 716   IRBuilder<>& getBuilder() { return Builder; }
 717   LLVMContext& getLLVMContext() { return Session.getLLVMContext(); }
 718   Function* getPrototype(const std::string &Name);
 719
 720   std::map<std::string, AllocaInst*> NamedValues;
 721 private:
 722   SessionContext &Session;
 723   std::unique_ptr<Module> M;
 724   IRBuilder<> Builder;
 725 };
 726
 727 Function* IRGenContext::getPrototype(const std::string &Name) {
 728   if (Function *ExistingProto = M->getFunction(Name))
 729     return ExistingProto;
 730   if (PrototypeAST *ProtoAST = Session.getPrototypeAST(Name))
 731     return ProtoAST->IRGen(*this);
 732   return nullptr;
 733 }
 734
 735 /// CreateEntryBlockAlloca - Create an alloca instruction in the entry block of
 736 /// the function.  This is used for mutable variables etc.
 737 static AllocaInst *CreateEntryBlockAlloca(Function *TheFunction,
 738                                           const std::string &VarName) {
 739   IRBuilder<> TmpB(&TheFunction->getEntryBlock(),
 740                  TheFunction->getEntryBlock().begin());
 741   return TmpB.CreateAlloca(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 0,
 742                            VarName.c_str());
 743 }
 744
 745 Value *NumberExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 746   return ConstantFP::get(C.getLLVMContext(), APFloat(Val));
 747 }
 748
 749 Value *VariableExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 750   // Look this variable up in the function.
 751   Value *V = C.NamedValues[Name];
 752
 753   if (V == 0)
 754     return ErrorP<Value>("Unknown variable name '" + Name + "'");
 755
 756   // Load the value.
 757   return C.getBuilder().CreateLoad(V, Name.c_str());
 758 }
 759
 760 Value *UnaryExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 761   if (Value *OperandV = Operand->IRGen(C)) {
 762     std::string FnName = MakeLegalFunctionName(std::string("unary")+Opcode);
 763     if (Function *F = C.getPrototype(FnName))
 764       return C.getBuilder().CreateCall(F, OperandV, "unop");
 765     return ErrorP<Value>("Unknown unary operator");
 766   }
 767
 768   // Could not codegen operand - return null.
 769   return nullptr;
 770 }
 771
 772 Value *BinaryExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 773   // Special case '=' because we don't want to emit the LHS as an expression.
 774   if (Op == '=') {
 775     // Assignment requires the LHS to be an identifier.
 776     auto LHSVar = static_cast<VariableExprAST&>(*LHS);
 777     // Codegen the RHS.
 778     Value *Val = RHS->IRGen(C);
 779     if (!Val) return nullptr;
 780
 781     // Look up the name.
 782     if (auto Variable = C.NamedValues[LHSVar.Name]) {
 783       C.getBuilder().CreateStore(Val, Variable);
 784       return Val;
 785     }
 786     return ErrorP<Value>("Unknown variable name");
 787   }
 788
 789   Value *L = LHS->IRGen(C);
 790   Value *R = RHS->IRGen(C);
 791   if (!L || !R) return nullptr;
 792
 793   switch (Op) {
 794   case '+': return C.getBuilder().CreateFAdd(L, R, "addtmp");
 795   case '-': return C.getBuilder().CreateFSub(L, R, "subtmp");
 796   case '*': return C.getBuilder().CreateFMul(L, R, "multmp");
 797   case '/': return C.getBuilder().CreateFDiv(L, R, "divtmp");
 798   case '<':
 799     L = C.getBuilder().CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
 800     // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
 801     return C.getBuilder().CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
 802                                 "booltmp");
 803   default: break;
 804   }
 805
 806   // If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
 807   // a call to it.
 808   std::string FnName = MakeLegalFunctionName(std::string("binary")+Op);
 809   if (Function *F = C.getPrototype(FnName)) {
 810     Value *Ops[] = { L, R };
 811     return C.getBuilder().CreateCall(F, Ops, "binop");
 812   }
 813
 814   return ErrorP<Value>("Unknown binary operator");
 815 }
 816
 817 Value *CallExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 818   // Look up the name in the global module table.
 819   if (auto CalleeF = C.getPrototype(CalleeName)) {
 820     // If argument mismatch error.
 821     if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
 822       return ErrorP<Value>("Incorrect # arguments passed");
 823
 824     std::vector<Value*> ArgsV;
 825     for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
 826       ArgsV.push_back(Args[i]->IRGen(C));
 827       if (!ArgsV.back()) return nullptr;
 828     }
 829
 830     return C.getBuilder().CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
 831   }
 832
 833   return ErrorP<Value>("Unknown function referenced");
 834 }
 835
 836 Value *IfExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 837   Value *CondV = Cond->IRGen(C);
 838   if (!CondV) return nullptr;
 839
 840   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
 841   ConstantFP *FPZero =
 842     ConstantFP::get(C.getLLVMContext(), APFloat(0.0));
 843   CondV = C.getBuilder().CreateFCmpONE(CondV, FPZero, "ifcond");
 844
 845   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 846
 847   // Create blocks for the then and else cases.  Insert the 'then' block at the
 848   // end of the function.
 849   BasicBlock *ThenBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "then", TheFunction);
 850   BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "else");
 851   BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(C.getLLVMContext(), "ifcont");
 852
 853   C.getBuilder().CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB);
 854
 855   // Emit then value.
 856   C.getBuilder().SetInsertPoint(ThenBB);
 857
 858   Value *ThenV = Then->IRGen(C);
 859   if (!ThenV) return nullptr;
 860
 861   C.getBuilder().CreateBr(MergeBB);
 862   // Codegen of 'Then' can change the current block, update ThenBB for the PHI.
 863   ThenBB = C.getBuilder().GetInsertBlock();
 864
 865   // Emit else block.
 866   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(ElseBB);
 867   C.getBuilder().SetInsertPoint(ElseBB);
 868
 869   Value *ElseV = Else->IRGen(C);
 870   if (!ElseV) return nullptr;
 871
 872   C.getBuilder().CreateBr(MergeBB);
 873   // Codegen of 'Else' can change the current block, update ElseBB for the PHI.
 874   ElseBB = C.getBuilder().GetInsertBlock();
 875
 876   // Emit merge block.
 877   TheFunction->getBasicBlockList().push_back(MergeBB);
 878   C.getBuilder().SetInsertPoint(MergeBB);
 879   PHINode *PN = C.getBuilder().CreatePHI(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 2,
 880                                   "iftmp");
 881
 882   PN->addIncoming(ThenV, ThenBB);
 883   PN->addIncoming(ElseV, ElseBB);
 884   return PN;
 885 }
 886
 887 Value *ForExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 888   // Output this as:
 889   //   var = alloca double
 890   //   ...
 891   //   start = startexpr
 892   //   store start -> var
 893   //   goto loop
 894   // loop:
 895   //   ...
 896   //   bodyexpr
 897   //   ...
 898   // loopend:
 899   //   step = stepexpr
 900   //   endcond = endexpr
 901   //
 902   //   curvar = load var
 903   //   nextvar = curvar + step
 904   //   store nextvar -> var
 905   //   br endcond, loop, endloop
 906   // outloop:
 907
 908   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 909
 910   // Create an alloca for the variable in the entry block.
 911   AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
 912
 913   // Emit the start code first, without 'variable' in scope.
 914   Value *StartVal = Start->IRGen(C);
 915   if (!StartVal) return nullptr;
 916
 917   // Store the value into the alloca.
 918   C.getBuilder().CreateStore(StartVal, Alloca);
 919
 920   // Make the new basic block for the loop header, inserting after current
 921   // block.
 922   BasicBlock *LoopBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "loop", TheFunction);
 923
 924   // Insert an explicit fall through from the current block to the LoopBB.
 925   C.getBuilder().CreateBr(LoopBB);
 926
 927   // Start insertion in LoopBB.
 928   C.getBuilder().SetInsertPoint(LoopBB);
 929
 930   // Within the loop, the variable is defined equal to the PHI node.  If it
 931   // shadows an existing variable, we have to restore it, so save it now.
 932   AllocaInst *OldVal = C.NamedValues[VarName];
 933   C.NamedValues[VarName] = Alloca;
 934
 935   // Emit the body of the loop.  This, like any other expr, can change the
 936   // current BB.  Note that we ignore the value computed by the body, but don't
 937   // allow an error.
 938   if (!Body->IRGen(C))
 939     return nullptr;
 940
 941   // Emit the step value.
 942   Value *StepVal;
 943   if (Step) {
 944     StepVal = Step->IRGen(C);
 945     if (!StepVal) return nullptr;
 946   } else {
 947     // If not specified, use 1.0.
 948     StepVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(1.0));
 949   }
 950
 951   // Compute the end condition.
 952   Value *EndCond = End->IRGen(C);
 953   if (EndCond == 0) return EndCond;
 954
 955   // Reload, increment, and restore the alloca.  This handles the case where
 956   // the body of the loop mutates the variable.
 957   Value *CurVar = C.getBuilder().CreateLoad(Alloca, VarName.c_str());
 958   Value *NextVar = C.getBuilder().CreateFAdd(CurVar, StepVal, "nextvar");
 959   C.getBuilder().CreateStore(NextVar, Alloca);
 960
 961   // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
 962   EndCond = C.getBuilder().CreateFCmpONE(EndCond,
 963                               ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)),
 964                                   "loopcond");
 965
 966   // Create the "after loop" block and insert it.
 967   BasicBlock *AfterBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "afterloop", TheFunction);
 968
 969   // Insert the conditional branch into the end of LoopEndBB.
 970   C.getBuilder().CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB);
 971
 972   // Any new code will be inserted in AfterBB.
 973   C.getBuilder().SetInsertPoint(AfterBB);
 974
 975   // Restore the unshadowed variable.
 976   if (OldVal)
 977     C.NamedValues[VarName] = OldVal;
 978   else
 979     C.NamedValues.erase(VarName);
 980
 981
 982   // for expr always returns 0.0.
 983   return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
 984 }
 985
 986 Value *VarExprAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
 987   std::vector<AllocaInst *> OldBindings;
 988
 989   Function *TheFunction = C.getBuilder().GetInsertBlock()->getParent();
 990
 991   // Register all variables and emit their initializer.
 992   for (unsigned i = 0, e = VarBindings.size(); i != e; ++i) {
 993     auto &VarName = VarBindings[i].first;
 994     auto &Init = VarBindings[i].second;
 995
 996     // Emit the initializer before adding the variable to scope, this prevents
 997     // the initializer from referencing the variable itself, and permits stuff
 998     // like this:
 999     //  var a = 1 in
1000     //    var a = a in ...   # refers to outer 'a'.
1001     Value *InitVal;
1002     if (Init) {
1003       InitVal = Init->IRGen(C);
1004       if (!InitVal) return nullptr;
1005     } else // If not specified, use 0.0.
1006       InitVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0));
1007
1008     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName);
1009     C.getBuilder().CreateStore(InitVal, Alloca);
1010
1011     // Remember the old variable binding so that we can restore the binding when
1012     // we unrecurse.
1013     OldBindings.push_back(C.NamedValues[VarName]);
1014
1015     // Remember this binding.
1016     C.NamedValues[VarName] = Alloca;
1017   }
1018
1019   // Codegen the body, now that all vars are in scope.
1020   Value *BodyVal = Body->IRGen(C);
1021   if (!BodyVal) return nullptr;
1022
1023   // Pop all our variables from scope.
1024   for (unsigned i = 0, e = VarBindings.size(); i != e; ++i)
1025     C.NamedValues[VarBindings[i].first] = OldBindings[i];
1026
1027   // Return the body computation.
1028   return BodyVal;
1029 }
1030
1031 Function *PrototypeAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
1032   std::string FnName = MakeLegalFunctionName(Name);
1033
1034   // Make the function type:  double(double,double) etc.
1035   std::vector<Type*> Doubles(Args.size(),
1036                              Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
1037   FunctionType *FT = FunctionType::get(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
1038                                        Doubles, false);
1039   Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, FnName,
1040                                  &C.getM());
1041
1042   // If F conflicted, there was already something named 'FnName'.  If it has a
1043   // body, don't allow redefinition or reextern.
1044   if (F->getName() != FnName) {
1045     // Delete the one we just made and get the existing one.
1046     F->eraseFromParent();
1047     F = C.getM().getFunction(Name);
1048
1049     // If F already has a body, reject this.
1050     if (!F->empty()) {
1051       ErrorP<Function>("redefinition of function");
1052       return nullptr;
1053     }
1054
1055     // If F took a different number of args, reject.
1056     if (F->arg_size() != Args.size()) {
1057       ErrorP<Function>("redefinition of function with different # args");
1058       return nullptr;
1059     }
1060   }
1061
1062   // Set names for all arguments.
1063   unsigned Idx = 0;
1064   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); Idx != Args.size();
1065        ++AI, ++Idx)
1066     AI->setName(Args[Idx]);
1067
1068   return F;
1069 }
1070
1071 /// CreateArgumentAllocas - Create an alloca for each argument and register the
1072 /// argument in the symbol table so that references to it will succeed.
1073 void PrototypeAST::CreateArgumentAllocas(Function *F, IRGenContext &C) {
1074   Function::arg_iterator AI = F->arg_begin();
1075   for (unsigned Idx = 0, e = Args.size(); Idx != e; ++Idx, ++AI) {
1076     // Create an alloca for this variable.
1077     AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(F, Args[Idx]);
1078
1079     // Store the initial value into the alloca.
1080     C.getBuilder().CreateStore(AI, Alloca);
1081
1082     // Add arguments to variable symbol table.
1083     C.NamedValues[Args[Idx]] = Alloca;
1084   }
1085 }
1086
1087 Function *FunctionAST::IRGen(IRGenContext &C) const {
1088   C.NamedValues.clear();
1089
1090   Function *TheFunction = Proto->IRGen(C);
1091   if (!TheFunction)
1092     return nullptr;
1093
1094   // If this is an operator, install it.
1095   if (Proto->isBinaryOp())
1096     BinopPrecedence[Proto->getOperatorName()] = Proto->Precedence;
1097
1098   // Create a new basic block to start insertion into.
1099   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
1100   C.getBuilder().SetInsertPoint(BB);
1101
1102   // Add all arguments to the symbol table and create their allocas.
1103   Proto->CreateArgumentAllocas(TheFunction, C);
1104
1105   if (Value *RetVal = Body->IRGen(C)) {
1106     // Finish off the function.
1107     C.getBuilder().CreateRet(RetVal);
1108
1109     // Validate the generated code, checking for consistency.
1110     verifyFunction(*TheFunction);
1111
1112     return TheFunction;
1113   }
1114
1115   // Error reading body, remove function.
1116   TheFunction->eraseFromParent();
1117
1118   if (Proto->isBinaryOp())
1119     BinopPrecedence.erase(Proto->getOperatorName());
1120   return nullptr;
1121 }
1122
1123 //===----------------------------------------------------------------------===//
1124 // Top-Level parsing and JIT Driver
1125 //===----------------------------------------------------------------------===//
1126
1127 static std::unique_ptr<llvm::Module> IRGen(SessionContext &S,
1128                                            const FunctionAST &F) {
1129   IRGenContext C(S);
1130   auto LF = F.IRGen(C);
1131   if (!LF)
1132     return nullptr;
1133 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1134   fprintf(stderr, "Read function definition:");
1135   LF->dump();
1136 #endif
1137   return C.takeM();
1138 }
1139
1140 class KaleidoscopeJIT {
1141 public:
1142   typedef ObjectLinkingLayer<> ObjLayerT;
1143   typedef IRCompileLayer<ObjLayerT> CompileLayerT;
1144   typedef LazyEmittingLayer<CompileLayerT> LazyEmitLayerT;
1145
1146   typedef LazyEmitLayerT::ModuleSetHandleT ModuleHandleT;
1147
1148   std::string Mangle(const std::string &Name) {
1149     std::string MangledName;
1150     {
1151       raw_string_ostream MangledNameStream(MangledName);
1152       Mang.getNameWithPrefix(MangledNameStream, Name);
1153     }
1154     return MangledName;
1155   }
1156
1157   KaleidoscopeJIT(SessionContext &Session)
1158     : TM(EngineBuilder().selectTarget()),
1159       Mang(TM->getDataLayout()), Session(Session),
1160       CompileLayer(ObjectLayer, SimpleCompiler(*TM)),
1161       LazyEmitLayer(CompileLayer) {}
1162
1163   ModuleHandleT addModule(std::unique_ptr<Module> M) {
1164     if (!M->getDataLayout())
1165       M->setDataLayout(TM->getDataLayout());
1166
1167     // The LazyEmitLayer takes lists of modules, rather than single modules, so
1168     // we'll just build a single-element list.
1169     std::vector<std::unique_ptr<Module>> S;
1170     S.push_back(std::move(M));
1171
1172     // We need a memory manager to allocate memory and resolve symbols for this
1173     // new module. Create one that resolves symbols by looking back into the JIT.
1174     auto MM = createLookasideRTDyldMM<SectionMemoryManager>(
1175                 [&](const std::string &Name) -> uint64_t {
1176                   // First try to find 'Name' within the JIT.
1177                   if (auto Symbol = findMangledSymbol(Name))
1178                     return Symbol.getAddress();
1179
1180                   // If we don't find 'Name' in the JIT, see if we have some AST
1181                   // for it.
1182                   auto DefI = Session.FunctionDefs.find(Name);
1183                   if (DefI == Session.FunctionDefs.end())
1184                     return 0;
1185
1186                   // We have AST for 'Name'. IRGen it, add it to the JIT, and
1187                   // return the address for it.
1188                   // FIXME: What happens if IRGen fails?
1189                   addModule(IRGen(Session, *DefI->second));
1190
1191                   // Remove the function definition's AST now that we've
1192                   // finished with it.
1193                   Session.FunctionDefs.erase(DefI);
1194
1195                   return findMangledSymbol(Name).getAddress();
1196                 },
1197                 [](const std::string &S) { return 0; } );
1198
1199     return LazyEmitLayer.addModuleSet(std::move(S), std::move(MM));
1200   }
1201
1202   void removeModule(ModuleHandleT H) { LazyEmitLayer.removeModuleSet(H); }
1203
1204   JITSymbol findMangledSymbol(const std::string &Name) {
1205     return LazyEmitLayer.findSymbol(Name, false);
1206   }
1207
1208   JITSymbol findSymbol(const std::string &Name) {
1209     return findMangledSymbol(Mangle(Name));
1210   }
1211
1212 private:
1213
1214   std::unique_ptr<TargetMachine> TM;
1215   Mangler Mang;
1216   SessionContext &Session;
1217
1218   ObjLayerT ObjectLayer;
1219   CompileLayerT CompileLayer;
1220   LazyEmitLayerT LazyEmitLayer;
1221 };
1222
1223 static void HandleDefinition(SessionContext &S, KaleidoscopeJIT &J) {
1224   if (auto F = ParseDefinition()) {
1225     S.addPrototypeAST(llvm::make_unique<PrototypeAST>(*F->Proto));
1226     S.FunctionDefs[J.Mangle(F->Proto->Name)] = std::move(F);
1227   } else {
1228     // Skip token for error recovery.
1229     getNextToken();
1230   }
1231 }
1232
1233 static void HandleExtern(SessionContext &S) {
1234   if (auto P = ParseExtern())
1235     S.addPrototypeAST(std::move(P));
1236   else {
1237     // Skip token for error recovery.
1238     getNextToken();
1239   }
1240 }
1241
1242 static void HandleTopLevelExpression(SessionContext &S, KaleidoscopeJIT &J) {
1243   // Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
1244   if (auto F = ParseTopLevelExpr()) {
1245     IRGenContext C(S);
1246     if (auto ExprFunc = F->IRGen(C)) {
1247 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1248       std::cerr << "Expression function:\n";
1249       ExprFunc->dump();
1250 #endif
1251       // Add the CodeGen'd module to the JIT. Keep a handle to it: We can remove
1252       // this module as soon as we've executed Function ExprFunc.
1253       auto H = J.addModule(C.takeM());
1254
1255       // Get the address of the JIT'd function in memory.
1256       auto ExprSymbol = J.findSymbol("__anon_expr");
1257
1258       // Cast it to the right type (takes no arguments, returns a double) so we
1259       // can call it as a native function.
1260       double (*FP)() = (double (*)())(intptr_t)ExprSymbol.getAddress();
1261 #ifdef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1262       FP();
1263 #else
1264       std::cerr << "Evaluated to " << FP() << "\n";
1265 #endif
1266
1267       // Remove the function.
1268       J.removeModule(H);
1269     }
1270   } else {
1271     // Skip token for error recovery.
1272     getNextToken();
1273   }
1274 }
1275
1276 /// top ::= definition | external | expression | ';'
1277 static void MainLoop() {
1278   SessionContext S(getGlobalContext());
1279   KaleidoscopeJIT J(S);
1280
1281   while (1) {
1282     switch (CurTok) {
1283     case tok_eof:    return;
1284     case ';':        getNextToken(); continue;  // ignore top-level semicolons.
1285     case tok_def:    HandleDefinition(S, J); break;
1286     case tok_extern: HandleExtern(S); break;
1287     default:         HandleTopLevelExpression(S, J); break;
1288     }
1289 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1290     std::cerr << "ready> ";
1291 #endif
1292   }
1293 }
1294
1295 //===----------------------------------------------------------------------===//
1296 // "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
1297 //===----------------------------------------------------------------------===//
1298
1299 /// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
1300 extern "C"
1301 double putchard(double X) {
1302   putchar((char)X);
1303   return 0;
1304 }
1305
1306 /// printd - printf that takes a double prints it as "%f\n", returning 0.
1307 extern "C"
1308 double printd(double X) {
1309   printf("%f", X);
1310   return 0;
1311 }
1312
1313 extern "C"
1314 double printlf() {
1315   printf("\n");
1316   return 0;
1317 }
1318
1319 //===----------------------------------------------------------------------===//
1320 // Main driver code.
1321 //===----------------------------------------------------------------------===//
1322
1323 int main() {
1324   InitializeNativeTarget();
1325   InitializeNativeTargetAsmPrinter();
1326   InitializeNativeTargetAsmParser();
1327
1328   // Install standard binary operators.
1329   // 1 is lowest precedence.
1330   BinopPrecedence['='] = 2;
1331   BinopPrecedence['<'] = 10;
1332   BinopPrecedence['+'] = 20;
1333   BinopPrecedence['-'] = 20;
1334   BinopPrecedence['/'] = 40;
1335   BinopPrecedence['*'] = 40;  // highest.
1336
1337   // Prime the first token.
1338 #ifndef MINIMAL_STDERR_OUTPUT
1339   std::cerr << "ready> ";
1340 #endif
1341   getNextToken();
1342
1343   std::cerr << std::fixed;
1344
1345   // Run the main "interpreter loop" now.
1346   MainLoop();
1347
1348   return 0;
1349 }
1350