Robust/src/IR/Tree/SemanticCheck.java

   1 package IR.Tree;
   2
   3 import java.util.*;
   4 import IR.*;
   5
   6 public class SemanticCheck {
   7     State state;
   8     TypeUtil typeutil;
   9
  10     public SemanticCheck(State state, TypeUtil tu) {
  11         this.state=state;
  12         this.typeutil=tu;
  13     }
  14
  15     public void semanticCheck() {
  16         SymbolTable classtable=state.getClassSymbolTable();
  17         Iterator it=classtable.getDescriptorsIterator();
  18         // Do descriptors first
  19         while(it.hasNext()) {
  20             ClassDescriptor cd=(ClassDescriptor)it.next();
  21             System.out.println("Checking class: "+cd);
  22             //Set superclass link up
  23             if (cd.getSuper()!=null) {
  24                 cd.setSuper(typeutil.getClass(cd.getSuper()));
  25                 // Link together Field and Method tables
  26                 cd.getFieldTable().setParent(cd.getSuperDesc().getFieldTable());
  27                 cd.getMethodTable().setParent(cd.getSuperDesc().getMethodTable());
  28             }
  29
  30             for(Iterator field_it=cd.getFields();field_it.hasNext();) {
  31                 FieldDescriptor fd=(FieldDescriptor)field_it.next();
  32                 System.out.println("Checking field: "+fd);
  33                 checkField(cd,fd);
  34             }
  35             for(Iterator method_it=cd.getMethods();method_it.hasNext();) {
  36                 MethodDescriptor md=(MethodDescriptor)method_it.next();
  37                 checkMethod(cd,md);
  38             }
  39         }
  40
  41         it=classtable.getDescriptorsIterator();
  42         // Do descriptors first
  43         while(it.hasNext()) {
  44             ClassDescriptor cd=(ClassDescriptor)it.next();
  45             for(Iterator method_it=cd.getMethods();method_it.hasNext();) {
  46                 MethodDescriptor md=(MethodDescriptor)method_it.next();
  47                 checkMethodBody(cd,md);
  48             }
  49         }
  50     }
  51
  52     public void checkTypeDescriptor(TypeDescriptor td) {
  53         if (td.isPrimitive())
  54             return; /* Done */
  55         if (td.isClass()) {
  56             String name=td.toString();
  57             ClassDescriptor field_cd=(ClassDescriptor)state.getClassSymbolTable().get(name);
  58             if (field_cd==null)
  59                 throw new Error("Undefined class "+name);
  60             td.setClassDescriptor(field_cd);
  61             return;
  62         }
  63         throw new Error();
  64     }
  65
  66     public void checkField(ClassDescriptor cd, FieldDescriptor fd) {
  67         checkTypeDescriptor(fd.getType());
  68     }
  69
  70     public void checkMethod(ClassDescriptor cd, MethodDescriptor md) {
  71         /* Check return type */
  72         if (!md.isConstructor())
  73             if (!md.getReturnType().isVoid())
  74                 checkTypeDescriptor(md.getReturnType());
  75
  76         for(int i=0;i<md.numParameters();i++) {
  77             TypeDescriptor param_type=md.getParamType(i);
  78             checkTypeDescriptor(param_type);
  79         }
  80         /* Link the naming environments */
  81         md.getParameterTable().setParent(cd.getFieldTable());
  82         md.setClassDesc(cd);
  83         if (!md.isStatic()) {
  84             VarDescriptor thisvd=new VarDescriptor(new TypeDescriptor(cd),"this");
  85             md.setThis(thisvd);
  86         }
  87     }
  88
  89     public void checkMethodBody(ClassDescriptor cd, MethodDescriptor md) {
  90         BlockNode bn=state.getMethodBody(md);
  91         checkBlockNode(md, md.getParameterTable(),bn);
  92     }
  93
  94     public void checkBlockNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, BlockNode bn) {
  95         /* Link in the naming environment */
  96         bn.getVarTable().setParent(nametable);
  97         for(int i=0;i<bn.size();i++) {
  98             BlockStatementNode bsn=bn.get(i);
  99             checkBlockStatementNode(md, bn.getVarTable(),bsn);
 100         }
 101     }
 102
 103     public void checkBlockStatementNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, BlockStatementNode bsn) {
 104         switch(bsn.kind()) {
 105         case Kind.BlockExpressionNode:
 106             checkBlockExpressionNode(md, nametable,(BlockExpressionNode)bsn);
 107             return;
 108
 109         case Kind.DeclarationNode:
 110             checkDeclarationNode(md, nametable, (DeclarationNode)bsn);
 111             return;
 112
 113         case Kind.IfStatementNode:
 114             checkIfStatementNode(md, nametable, (IfStatementNode)bsn);
 115             return;
 116
 117         case Kind.LoopNode:
 118             checkLoopNode(md, nametable, (LoopNode)bsn);
 119             return;
 120
 121         case Kind.ReturnNode:
 122             checkReturnNode(md, nametable, (ReturnNode)bsn);
 123             return;
 124
 125         case Kind.SubBlockNode:
 126             checkSubBlockNode(md, nametable, (SubBlockNode)bsn);
 127             return;
 128         }
 129         throw new Error();
 130     }
 131
 132     void checkBlockExpressionNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, BlockExpressionNode ben) {
 133         checkExpressionNode(md, nametable, ben.getExpression(), null);
 134     }
 135
 136     void checkDeclarationNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable,  DeclarationNode dn) {
 137         VarDescriptor vd=dn.getVarDescriptor();
 138         checkTypeDescriptor(vd.getType());
 139         Descriptor d=nametable.get(vd.getSymbol());
 140         if ((d==null)||
 141             (d instanceof FieldDescriptor)) {
 142             nametable.add(vd);
 143         } else
 144             throw new Error(vd.getSymbol()+" defined a second time");
 145         if (dn.getExpression()!=null)
 146             checkExpressionNode(md, nametable, dn.getExpression(), vd.getType());
 147     }
 148
 149     void checkSubBlockNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, SubBlockNode sbn) {
 150         checkBlockNode(md, nametable, sbn.getBlockNode());
 151     }
 152
 153     void checkReturnNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, ReturnNode rn) {
 154         checkExpressionNode(md, nametable, rn.getReturnExpression(), md.getReturnType());
 155     }
 156
 157     void checkIfStatementNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, IfStatementNode isn) {
 158         checkExpressionNode(md, nametable, isn.getCondition(), new TypeDescriptor(TypeDescriptor.BOOLEAN));
 159         checkBlockNode(md, nametable, isn.getTrueBlock());
 160         checkBlockNode(md, nametable, isn.getFalseBlock());
 161     }
 162
 163     void checkExpressionNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, ExpressionNode en, TypeDescriptor td) {
 164         switch(en.kind()) {
 165         case Kind.AssignmentNode:
 166             checkAssignmentNode(md,nametable,(AssignmentNode)en,td);
 167             return;
 168         case Kind.CastNode:
 169             checkCastNode(md,nametable,(CastNode)en,td);
 170             return;
 171         case Kind.CreateObjectNode:
 172             checkCreateObjectNode(md,nametable,(CreateObjectNode)en,td);
 173             return;
 174         case Kind.FieldAccessNode:
 175             checkFieldAccessNode(md,nametable,(FieldAccessNode)en,td);
 176             return;
 177         case Kind.LiteralNode:
 178             checkLiteralNode(md,nametable,(LiteralNode)en,td);
 179             return;
 180         case Kind.MethodInvokeNode:
 181             checkMethodInvokeNode(md,nametable,(MethodInvokeNode)en,td);
 182             return;
 183         case Kind.NameNode:
 184             checkNameNode(md,nametable,(NameNode)en,td);
 185             return;
 186         case Kind.OpNode:
 187             checkOpNode(md,nametable,(OpNode)en,td);
 188             return;
 189         }
 190         throw new Error();
 191     }
 192
 193     void checkCastNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, CastNode cn, TypeDescriptor td) {
 194         /* Get type descriptor */
 195         if (cn.getType()==null) {
 196             NameDescriptor typenamed=cn.getTypeName().getName();
 197             String typename=typenamed.toString();
 198             TypeDescriptor ntd=new TypeDescriptor(typeutil.getClass(typename));
 199             cn.setType(ntd);
 200         }
 201
 202         /* Check the type descriptor */
 203         TypeDescriptor cast_type=cn.getType();
 204         checkTypeDescriptor(cast_type);
 205
 206         /* Type check */
 207         if (td!=null) {
 208             if (!typeutil.isSuperorType(td,cast_type))
 209                 throw new Error("Cast node returns "+cast_type+", but need "+td);
 210         }
 211
 212         ExpressionNode en=cn.getExpression();
 213         checkExpressionNode(md, nametable, en, null);
 214         TypeDescriptor etd=en.getType();
 215         if (typeutil.isSuperorType(cast_type,etd)) /* Cast trivially succeeds */
 216             return;
 217
 218         if (typeutil.isSuperorType(etd,cast_type)) /* Cast may succeed */
 219             return;
 220
 221         /* Different branches */
 222         /* TODO: change if add interfaces */
 223         throw new Error("Cast will always fail\n"+cn.printNode(0));
 224     }
 225
 226     void checkFieldAccessNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, FieldAccessNode fan, TypeDescriptor td) {
 227         ExpressionNode left=fan.getExpression();
 228         checkExpressionNode(md,nametable,left,null);
 229         TypeDescriptor ltd=left.getType();
 230         String fieldname=fan.getFieldName();
 231         FieldDescriptor fd=(FieldDescriptor) ltd.getClassDesc().getFieldTable().get(fieldname);
 232         if (fd==null)
 233             throw new Error("Unknown field "+fieldname);
 234         fan.setField(fd);
 235         if (td!=null)
 236             if (!typeutil.isSuperorType(td,fan.getType()))
 237                 throw new Error("Field node returns "+fan.getType()+", but need "+td);
 238     }
 239
 240     void checkLiteralNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, LiteralNode ln, TypeDescriptor td) {
 241         /* Resolve the type */
 242         Object o=ln.getValue();
 243         if (ln.getTypeString().equals("null")) {
 244             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.NULL));
 245         } else if (o instanceof Integer) {
 246             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.INT));
 247         } else if (o instanceof Long) {
 248             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.LONG));
 249         } else if (o instanceof Float) {
 250             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.FLOAT));
 251         } else if (o instanceof Double) {
 252             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.DOUBLE));
 253         } else if (o instanceof Character) {
 254             ln.setType(new TypeDescriptor(TypeDescriptor.CHAR));
 255         } else if (o instanceof String) {
 256             ln.setType(new TypeDescriptor(typeutil.getClass(TypeUtil.StringClass)));
 257         }
 258
 259         if (td!=null)
 260             if (!typeutil.isSuperorType(td,ln.getType()))
 261                 throw new Error("Field node returns "+ln.getType()+", but need "+td);
 262     }
 263
 264     void checkNameNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, NameNode nn, TypeDescriptor td) {
 265         NameDescriptor nd=nn.getName();
 266         String varname=nd.toString();
 267         Descriptor d=(Descriptor)nametable.get(varname);
 268         if (d==null) {
 269             throw new Error("Name "+varname+" undefined");
 270         }
 271         if (d instanceof VarDescriptor) {
 272             nn.setVar((VarDescriptor)d);
 273         } else if (d instanceof FieldDescriptor) {
 274             nn.setField((FieldDescriptor)d);
 275         }
 276         if (td!=null)
 277             if (!typeutil.isSuperorType(td,nn.getType()))
 278                 throw new Error("Field node returns "+nn.getType()+", but need "+td);
 279     }
 280
 281     void checkAssignmentNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, AssignmentNode an, TypeDescriptor td) {
 282         checkExpressionNode(md, nametable, an.getSrc() ,td);
 283         //TODO: Need check on validity of operation here
 284         if (!((an.getDest() instanceof FieldAccessNode)||
 285               (an.getDest() instanceof NameNode)))
 286             throw new Error("Bad lside in "+an.printNode(0));
 287         checkExpressionNode(md, nametable, an.getDest(), null);
 288         if (!typeutil.isSuperorType(an.getDest().getType(),an.getSrc().getType()))
 289             throw new Error("Type of rside not compatible with type of lside"+an.printNode(0));
 290     }
 291
 292     void checkLoopNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, LoopNode ln) {
 293         if (ln.getType()==LoopNode.WHILELOOP||ln.getType()==LoopNode.DOWHILELOOP) {
 294             checkExpressionNode(md, nametable, ln.getCondition(), new TypeDescriptor(TypeDescriptor.BOOLEAN));
 295             checkBlockNode(md, nametable, ln.getBody());
 296         } else {
 297             //For loop case
 298             /* Link in the initializer naming environment */
 299             BlockNode bn=ln.getInitializer();
 300             bn.getVarTable().setParent(nametable);
 301             for(int i=0;i<bn.size();i++) {
 302                 BlockStatementNode bsn=bn.get(i);
 303                 checkBlockStatementNode(md, bn.getVarTable(),bsn);
 304             }
 305             //check the condition
 306             checkExpressionNode(md, bn.getVarTable(), ln.getCondition(), new TypeDescriptor(TypeDescriptor.BOOLEAN));
 307             checkBlockNode(md, bn.getVarTable(), ln.getBody());
 308             checkBlockNode(md, bn.getVarTable(), ln.getUpdate());
 309         }
 310     }
 311
 312
 313     void checkCreateObjectNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, CreateObjectNode con, TypeDescriptor td) {
 314         TypeDescriptor[] tdarray=new TypeDescriptor[con.numArgs()];
 315         for(int i=0;i<con.numArgs();i++) {
 316             ExpressionNode en=con.getArg(i);
 317             checkExpressionNode(md,nametable,en,null);
 318             tdarray[i]=en.getType();
 319         }
 320
 321         TypeDescriptor typetolookin=con.getType();
 322         checkTypeDescriptor(typetolookin);
 323         if (!typetolookin.isClass())
 324             throw new Error();
 325
 326         ClassDescriptor classtolookin=typetolookin.getClassDesc();
 327         System.out.println("Looking for "+typetolookin.getSymbol());
 328         System.out.println(classtolookin.getMethodTable());
 329
 330         Set methoddescriptorset=classtolookin.getMethodTable().getSet(typetolookin.getSymbol());
 331         MethodDescriptor bestmd=null;
 332         NextMethod:
 333         for(Iterator methodit=methoddescriptorset.iterator();methodit.hasNext();) {
 334             MethodDescriptor currmd=(MethodDescriptor)methodit.next();
 335             /* Need correct number of parameters */
 336             System.out.println("Examining: "+currmd);
 337             if (con.numArgs()!=currmd.numParameters())
 338                 continue;
 339             for(int i=0;i<con.numArgs();i++) {
 340                 if (!typeutil.isSuperorType(currmd.getParamType(i),tdarray[i]))
 341                     continue NextMethod;
 342             }
 343             /* Method okay so far */
 344             if (bestmd==null)
 345                 bestmd=currmd;
 346             else {
 347                 if (isMoreSpecific(currmd,bestmd)) {
 348                     bestmd=currmd;
 349                 } else if (!isMoreSpecific(bestmd, currmd))
 350                     throw new Error("No method is most specific");
 351
 352                 /* Is this more specific than bestmd */
 353             }
 354         }
 355         if (bestmd==null)
 356             throw new Error("No method found for "+con.printNode(0));
 357         con.setConstructor(bestmd);
 358
 359
 360     }
 361
 362
 363     /** Check to see if md1 is more specific than md2...  Informally
 364         if md2 could always be called given the arguments passed into
 365         md1 */
 366
 367     boolean isMoreSpecific(MethodDescriptor md1, MethodDescriptor md2) {
 368         /* Checks if md1 is more specific than md2 */
 369         if (md1.numParameters()!=md2.numParameters())
 370             throw new Error();
 371         for(int i=0;i<md1.numParameters();i++) {
 372             if (!typeutil.isSuperorType(md2.getParamType(i), md1.getParamType(i)))
 373                 return false;
 374         }
 375         if (!typeutil.isSuperorType(md2.getReturnType(), md1.getReturnType()))
 376                 return false;
 377         return true;
 378     }
 379
 380     ExpressionNode translateNameDescriptorintoExpression(NameDescriptor nd) {
 381         String id=nd.getIdentifier();
 382         NameDescriptor base=nd.getBase();
 383         if (base==null)
 384             return new NameNode(nd);
 385         else
 386             return new FieldAccessNode(translateNameDescriptorintoExpression(base),id);
 387     }
 388
 389
 390     void checkMethodInvokeNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, MethodInvokeNode min, TypeDescriptor td) {
 391         /*Typecheck subexpressions
 392           and get types for expressions*/
 393
 394         TypeDescriptor[] tdarray=new TypeDescriptor[min.numArgs()];
 395         for(int i=0;i<min.numArgs();i++) {
 396             ExpressionNode en=min.getArg(i);
 397             checkExpressionNode(md,nametable,en,null);
 398             tdarray[i]=en.getType();
 399         }
 400         TypeDescriptor typetolookin=null;
 401         if (min.getExpression()!=null) {
 402             checkExpressionNode(md,nametable,min.getExpression(),null);
 403             typetolookin=min.getExpression().getType();
 404         } else if (min.getBaseName()!=null) {
 405             String rootname=min.getBaseName().getRoot();
 406             if (nametable.get(rootname)!=null) {
 407                 //we have an expression
 408                 min.setExpression(translateNameDescriptorintoExpression(min.getBaseName()));
 409                 checkExpressionNode(md, nametable, min.getExpression(), null);
 410                 typetolookin=min.getExpression().getType();
 411             } else {
 412                 //we have a type
 413                 ClassDescriptor cd=typeutil.getClass(min.getBaseName().getSymbol());
 414                 if (cd==null)
 415                     throw new Error(min.getBaseName()+" undefined");
 416                 typetolookin=new TypeDescriptor(cd);
 417             }
 418         } else {
 419             typetolookin=new TypeDescriptor(md.getClassDesc());
 420         }
 421         if (!typetolookin.isClass())
 422             throw new Error();
 423         ClassDescriptor classtolookin=typetolookin.getClassDesc();
 424         System.out.println("Method name="+min.getMethodName());
 425         Set methoddescriptorset=classtolookin.getMethodTable().getSet(min.getMethodName());
 426         MethodDescriptor bestmd=null;
 427         NextMethod:
 428         for(Iterator methodit=methoddescriptorset.iterator();methodit.hasNext();) {
 429             MethodDescriptor currmd=(MethodDescriptor)methodit.next();
 430             /* Need correct number of parameters */
 431             if (min.numArgs()!=currmd.numParameters())
 432                 continue;
 433             for(int i=0;i<min.numArgs();i++) {
 434                 if (!typeutil.isSuperorType(currmd.getParamType(i),tdarray[i]))
 435                     continue NextMethod;
 436             }
 437             /* Method okay so far */
 438             if (bestmd==null)
 439                 bestmd=currmd;
 440             else {
 441                 if (isMoreSpecific(currmd,bestmd)) {
 442                     bestmd=currmd;
 443                 } else if (!isMoreSpecific(bestmd, currmd))
 444                     throw new Error("No method is most specific");
 445
 446                 /* Is this more specific than bestmd */
 447             }
 448         }
 449         if (bestmd==null)
 450             throw new Error("No method found for :"+min.printNode(0));
 451         min.setMethod(bestmd);
 452     }
 453
 454
 455     void checkOpNode(MethodDescriptor md, SymbolTable nametable, OpNode on, TypeDescriptor td) {
 456         checkExpressionNode(md, nametable, on.getLeft(), null);
 457         if (on.getRight()!=null)
 458             checkExpressionNode(md, nametable, on.getRight(), null);
 459         TypeDescriptor ltd=on.getLeft().getType();
 460         TypeDescriptor rtd=on.getRight()!=null?on.getRight().getType():null;
 461         TypeDescriptor thistype=null;
 462         if (rtd!=null) {
 463             // 5.6.2 Binary Numeric Promotion
 464             //TODO unboxing of reference objects
 465             if (ltd.isDouble()||rtd.isDouble())
 466                 thistype=new TypeDescriptor(TypeDescriptor.DOUBLE);
 467             else if (ltd.isFloat()||rtd.isFloat())
 468                 thistype=new TypeDescriptor(TypeDescriptor.FLOAT);
 469             else if (ltd.isLong()||rtd.isLong())
 470                 thistype=new TypeDescriptor(TypeDescriptor.LONG);
 471             else
 472                 thistype=new TypeDescriptor(TypeDescriptor.INT);
 473
 474         } else {
 475             //5.6.1 Unary Numeric Promotion
 476             if (ltd.isByte()||ltd.isShort()||ltd.isInt())
 477                 thistype=new TypeDescriptor(TypeDescriptor.INT);
 478             else
 479                 thistype=ltd;
 480         }
 481         on.setType(thistype);
 482         if (td!=null)
 483             if (!typeutil.isSuperorType(td, thistype))
 484                 throw new Error("Type of rside not compatible with type of lside"+on.printNode(0));
 485     }
 486
 487
 488 }