Initial revision
[sbcl.git] / src / compiler / eval-comp.lisp
1 ;;;; This file represents the current state of on-going development on
2 ;;;; compiler hooks for an interpreter that takes the compiler's IR1 of
3 ;;;; a program.
4
5 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
6 ;;;; more information.
7 ;;;;
8 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
9 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
10 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
11 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
12 ;;;; files for more information.
13
14 (in-package "SB!C")
15
16 (file-comment
17   "$Header$")
18
19 ;;; FIXME: Doesn't this belong somewhere else, like early-c.lisp?
20 (declaim (special *constants* *free-variables* *component-being-compiled*
21                   *code-vector* *next-location* *result-fixups*
22                   *free-functions* *source-paths* *failed-optimizations*
23                   *seen-blocks* *seen-functions* *list-conflicts-table*
24                   *continuation-number* *continuation-numbers*
25                   *number-continuations* *tn-id* *tn-ids* *id-tns*
26                   *label-ids* *label-id* *id-labels*
27                   *compiler-error-count* *compiler-warning-count*
28                   *compiler-style-warning-count* *compiler-note-count*
29                   *compiler-error-bailout*
30                   #!+sb-show *compiler-trace-output*
31                   *last-source-context* *last-original-source*
32                   *last-source-form* *last-format-string* *last-format-args*
33                   *last-message-count* *check-consistency*
34                   *all-components* *converting-for-interpreter*
35                   *source-info* *block-compile* *current-path*
36                   *current-component* *lexenv*))
37 \f
38 ;;; Translate form into the compiler's IR1 and perform environment
39 ;;; analysis. This is sort of a combination of COMPILE-FILE,
40 ;;; SUB-COMPILE-FILE, COMPILE-TOP-LEVEL, and COMPILE-COMPONENT.
41 (defun compile-for-eval (form quietly)
42   (with-ir1-namespace
43     (let* ((*block-compile* nil)
44            (*lexenv* (make-null-lexenv))
45            (*compiler-error-bailout*
46             #'(lambda () (error "fatal error, aborting evaluation")))
47            (*current-path* nil)
48            (*last-source-context* nil)
49            (*last-original-source* nil)
50            (*last-source-form* nil)
51            (*last-format-string* nil)
52            (*last-format-args* nil)
53            (*last-message-count* 0)
54            ;; These are now bound by WITH-COMPILATION-UNIT. -- WHN 20000308
55            #+nil (*compiler-error-count* 0)
56            #+nil (*compiler-warning-count* 0)
57            #+nil (*compiler-style-warning-count* 0)
58            #+nil (*compiler-note-count* 0)
59            (*source-info* (make-lisp-source-info form))
60            (*converting-for-interpreter* t)
61            (*gensym-counter* 0)
62            (*warnings-p* nil)
63            (*failure-p* nil))
64
65       (clear-stuff nil)
66       (find-source-paths form 0)
67       ;; This LET comes from COMPILE-TOP-LEVEL.
68       ;; The noted DOLIST is a splice from a call that COMPILE-TOP-LEVEL makes.
69       (sb!xc:with-compilation-unit ()
70         (let ((lambdas (list (ir1-top-level form
71                                             '(original-source-start 0 0)
72                                             t))))
73           (declare (list lambdas))
74           (dolist (lambda lambdas)
75             (let* ((component
76                     (block-component (node-block (lambda-bind lambda))))
77                    (*all-components* (list component)))
78               (local-call-analyze component)))
79           (multiple-value-bind (components top-components)
80               (find-initial-dfo lambdas)
81             (let ((*all-components* (append components top-components)))
82               (when *check-consistency*
83                 (check-ir1-consistency *all-components*))
84               ;; This DOLIST body comes from the beginning of
85               ;; COMPILE-COMPONENT.
86               (dolist (component *all-components*)
87                 (ir1-finalize component)
88                 (let ((*component-being-compiled* component))
89                   (environment-analyze component))
90                 (annotate-component-for-eval component))
91             (when *check-consistency*
92               (check-ir1-consistency *all-components*))))
93           (car lambdas))))))
94 \f
95 ;;;; annotating IR1 for interpretation
96
97 (defstruct (lambda-eval-info (:constructor make-lambda-eval-info
98                                            (frame-size args-passed entries)))
99   frame-size            ; number of stack locations needed to hold locals
100   args-passed           ; number of referenced arguments passed to lambda
101   entries               ; a-list mapping entry nodes to stack locations
102   (function nil))       ; a function object corresponding to this lambda
103 (def!method print-object ((obj lambda-eval-info) str)
104   (print-unreadable-object (obj str :type t)))
105
106 (defstruct (entry-node-info (:constructor make-entry-node-info
107                                           (st-top nlx-tag)))
108   st-top        ; stack top when we encounter the entry node
109   nlx-tag)      ; tag to which to throw to get back entry node's context
110 (def!method print-object ((obj entry-node-info) str)
111   (print-unreadable-object (obj str :type t)))
112
113 ;;; Some compiler funny functions have definitions, so the interpreter can
114 ;;; call them. These require special action to coordinate the interpreter,
115 ;;; system call stack, and the environment. The annotation prepass marks the
116 ;;; references to these as :unused, so the interpreter doesn't try to fetch
117 ;;; functions through these undefined symbols.
118 (defconstant undefined-funny-funs
119   '(%special-bind %special-unbind %more-arg-context %unknown-values %catch
120     %unwind-protect %catch-breakup %unwind-protect-breakup
121     %lexical-exit-breakup %continue-unwind %nlx-entry))
122
123 ;;; Some kinds of functions are only passed as arguments to funny functions,
124 ;;; and are never actually evaluated at run time.
125 (defconstant non-closed-function-kinds '(:cleanup :escape))
126
127 ;;; This annotates continuations, lambda-vars, and lambdas. For each
128 ;;; continuation, we cache how its destination uses its value. This only buys
129 ;;; efficiency when the code executes more than once, but the overhead of this
130 ;;; part of the prepass for code executed only once should be negligible.
131 ;;;
132 ;;; As a special case to aid interpreting local function calls, we sometimes
133 ;;; note the continuation as :unused. This occurs when there is a local call,
134 ;;; and there is no actual function object to call; we mark the continuation as
135 ;;; :unused since there is nothing to push on the interpreter's stack.
136 ;;; Normally we would see a reference to a function that we would push on the
137 ;;; stack to later pop and apply to the arguments on the stack. To determine
138 ;;; when we have a local call with no real function object, we look at the node
139 ;;; to see whether it is a reference with a destination that is a :local
140 ;;; combination whose function is the reference node's continuation.
141 ;;;
142 ;;; After checking for virtual local calls, we check for funny functions the
143 ;;; compiler refers to for calling to note certain operations. These functions
144 ;;; are undefined, and if the interpreter tried to reference the function cells
145 ;;; of these symbols, it would get an error. We mark the continuations
146 ;;; delivering the values of these references as :unused, so the reference
147 ;;; never takes place.
148 ;;;
149 ;;; For each lambda-var, including a lambda's vars and its let's vars, we note
150 ;;; the stack offset used to access and store that variable. Then we note the
151 ;;; lambda with the total number of variables, so we know how big its stack
152 ;;; frame is. Also in the lambda's info is the number of its arguments that it
153 ;;; actually references; the interpreter never pushes or pops an unreferenced
154 ;;; argument, so we can't just use LENGTH on LAMBDA-VARS to know how many args
155 ;;; the caller passed.
156 ;;;
157 ;;; For each entry node in a lambda, we associate in the lambda-eval-info the
158 ;;; entry node with a stack offset. Evaluation code stores the frame pointer
159 ;;; in this slot upon processing the entry node to aid stack cleanup and
160 ;;; correct frame manipulation when processing exit nodes.
161 (defun annotate-component-for-eval (component)
162   (do-blocks (b component)
163     (do-nodes (node cont b)
164       (let* ((dest (continuation-dest cont))
165              (refp (typep node 'ref))
166              (leaf (if refp (ref-leaf node))))
167         (setf (continuation-info cont)
168               (cond ((and refp dest (typep dest 'basic-combination)
169                           (eq (basic-combination-kind dest) :local)
170                           (eq (basic-combination-fun dest) cont))
171                      :unused)
172                     ((and leaf (typep leaf 'global-var)
173                           (eq (global-var-kind leaf) :global-function)
174                           (member (sb!c::global-var-name leaf)
175                                   undefined-funny-funs
176                                   :test #'eq))
177                      :unused)
178                     ((and leaf (typep leaf 'clambda)
179                           (member (functional-kind leaf)
180                                   non-closed-function-kinds))
181                      (assert (not (eq (functional-kind leaf) :escape)))
182                      :unused)
183                     (t
184                      (typecase dest
185                        ;; Change locations in eval.lisp that think :RETURN
186                        ;; could occur.
187                        ((or mv-combination creturn exit) :multiple)
188                        (null :unused)
189                        (t :single))))))))
190   (dolist (lambda (component-lambdas component))
191     (let ((locals-count 0)
192           (args-passed-count 0))
193       (dolist (var (lambda-vars lambda))
194         (setf (leaf-info var) locals-count)
195         (incf locals-count)
196         (when (leaf-refs var) (incf args-passed-count)))
197       (dolist (let (lambda-lets lambda))
198         (dolist (var (lambda-vars let))
199           (setf (leaf-info var) locals-count)
200           (incf locals-count)))
201       (let ((entries nil))
202         (dolist (e (lambda-entries lambda))
203           (ecase (process-entry-node-p e)
204             (:blow-it-off)
205             (:local-lexical-exit
206              (push (cons e (make-entry-node-info locals-count nil))
207                    entries)
208              (incf locals-count))
209             (:non-local-lexical-exit
210              (push (cons e
211                          (make-entry-node-info locals-count
212                                                (incf locals-count)))
213                    entries)
214              (incf locals-count))))
215         (setf (lambda-info lambda)
216               (make-lambda-eval-info locals-count
217                                      args-passed-count
218                                      entries))))))
219
220 (defun process-entry-node-p (entry)
221   (let ((entry-cleanup (entry-cleanup entry)))
222     (dolist (nlx (environment-nlx-info (node-environment entry))
223                  :local-lexical-exit)
224       (let ((cleanup (nlx-info-cleanup nlx)))
225         (when (eq entry-cleanup cleanup)
226           (ecase (cleanup-kind cleanup)
227             ((:block :tagbody)
228              (return :non-local-lexical-exit))
229             ((:catch :unwind-protect)
230              (return :blow-it-off))))))))
231
232 ;;; Sometime consider annotations to exclude processing of exit nodes when
233 ;;; we want to do a tail-p thing.
234 \f
235 ;;;; defining funny functions for interpreter
236
237 #|
238 %listify-rest-args %more-arg %verify-argument-count %argument-count-error
239 %odd-keyword-arguments-error %unknown-keyword-argument-error
240 |#
241
242 (defun %verify-argument-count (supplied-args defined-args)
243   (unless (= supplied-args defined-args)
244     (error "Wrong argument count, wanted ~D and got ~D."
245            defined-args supplied-args))
246   (values))
247
248 ;;; Use (SETF SYMBOL-FUNCTION) instead of DEFUN so that the compiler
249 ;;; doesn't try to compile the hidden %THROW MV-CALL in the throw below as
250 ;;; a local recursive call.
251 (setf (symbol-function '%throw)
252       #'(lambda (tag &rest args)
253           (throw tag (values-list args))))
254
255 (defun %more-arg (args index)
256   (nth index args))
257
258 (defun %listify-rest-args (ptr count)
259   (declare (ignore count))
260   ptr)
261
262 (defun %more-arg-values (args start count)
263   (values-list (subseq args start count)))
264
265 (defun %argument-count-error (args-passed-count)
266   (error 'simple-program-error
267          :format-control "wrong number of arguments passed: ~S"
268          :format-arguments (list args-passed-count)))
269
270 (defun %odd-keyword-arguments-error ()
271   (error 'simple-program-error
272          :format-control "function called with odd number of keyword arguments"
273          :format-arguments nil))
274
275 (defun %unknown-keyword-argument-error (keyword)
276   (error 'simple-program-error
277          :format-control "unknown keyword argument: ~S"
278          :format-arguments (list keyword)))
279
280 (defun %cleanup-point ())
281
282 (defun value-cell-ref (x) (value-cell-ref x))