ghc/compiler/ghci/ByteCodeItbls.lhs

   1 %
   2 % (c) The University of Glasgow 2000
   3 %
   4 \section[ByteCodeItbls]{Generate infotables for interpreter-made bytecodes}
   5
   6 \begin{code}
   7
   8 {-# OPTIONS -optc-DNON_POSIX_SOURCE #-}
   9
  10 module ByteCodeItbls ( ItblEnv, ItblPtr, mkITbls ) where
  11
  12 #include "HsVersions.h"
  13
  14 import Name             ( Name, getName )
  15 import NameEnv
  16 import SMRep            ( typeCgRep )
  17 import DataCon          ( DataCon, dataConRepArgTys )
  18 import TyCon            ( TyCon, tyConFamilySize, isDataTyCon, tyConDataCons )
  19 import Constants        ( mIN_PAYLOAD_SIZE, wORD_SIZE )
  20 import CgHeapery        ( mkVirtHeapOffsets )
  21 import FastString       ( FastString(..) )
  22 import Util             ( lengthIs, listLengthCmp )
  23
  24 import Foreign
  25 import Foreign.C
  26 import DATA_BITS        ( Bits(..), shiftR )
  27
  28 import GHC.Exts         ( Int(I#), addr2Int# )
  29 #if __GLASGOW_HASKELL__ < 503
  30 import Ptr              ( Ptr(..) )
  31 #else
  32 import GHC.Ptr          ( Ptr(..) )
  33 #endif
  34 \end{code}
  35
  36 %************************************************************************
  37 %*                                                                      *
  38 \subsection{Manufacturing of info tables for DataCons}
  39 %*                                                                      *
  40 %************************************************************************
  41
  42 \begin{code}
  43 type ItblPtr = Ptr StgInfoTable
  44 type ItblEnv = NameEnv (Name, ItblPtr)
  45         -- We need the Name in the range so we know which
  46         -- elements to filter out when unloading a module
  47
  48 mkItblEnv :: [(Name,ItblPtr)] -> ItblEnv
  49 mkItblEnv pairs = mkNameEnv [(n, (n,p)) | (n,p) <- pairs]
  50
  51
  52 -- Make info tables for the data decls in this module
  53 mkITbls :: [TyCon] -> IO ItblEnv
  54 mkITbls [] = return emptyNameEnv
  55 mkITbls (tc:tcs) = do itbls  <- mkITbl tc
  56                       itbls2 <- mkITbls tcs
  57                       return (itbls `plusNameEnv` itbls2)
  58
  59 mkITbl :: TyCon -> IO ItblEnv
  60 mkITbl tc
  61    | not (isDataTyCon tc)
  62    = return emptyNameEnv
  63    | dcs `lengthIs` n -- paranoia; this is an assertion.
  64    = make_constr_itbls dcs
  65      where
  66         dcs = tyConDataCons tc
  67         n   = tyConFamilySize tc
  68
  69 #include "../includes/ClosureTypes.h"
  70 cONSTR :: Int   -- Defined in ClosureTypes.h
  71 cONSTR = CONSTR
  72
  73 -- Assumes constructors are numbered from zero, not one
  74 make_constr_itbls :: [DataCon] -> IO ItblEnv
  75 make_constr_itbls cons
  76    | listLengthCmp cons 8 /= GT -- <= 8 elements in the list
  77    = do is <- mapM mk_vecret_itbl (zip cons [0..])
  78         return (mkItblEnv is)
  79    | otherwise
  80    = do is <- mapM mk_dirret_itbl (zip cons [0..])
  81         return (mkItblEnv is)
  82      where
  83         mk_vecret_itbl (dcon, conNo)
  84            = mk_itbl dcon conNo (vecret_entry conNo)
  85         mk_dirret_itbl (dcon, conNo)
  86            = mk_itbl dcon conNo stg_interp_constr_entry
  87
  88         mk_itbl :: DataCon -> Int -> Ptr () -> IO (Name,ItblPtr)
  89         mk_itbl dcon conNo entry_addr
  90            = let rep_args = [ (typeCgRep arg,arg)
  91                             | arg <- dataConRepArgTys dcon ]
  92                  (tot_wds, ptr_wds, _) = mkVirtHeapOffsets False{-not a THUNK-} rep_args
  93
  94                  ptrs  = ptr_wds
  95                  nptrs = tot_wds - ptr_wds
  96                  nptrs_really
  97                     | ptrs + nptrs >= mIN_PAYLOAD_SIZE = nptrs
  98                     | otherwise = mIN_PAYLOAD_SIZE - ptrs
  99                  itbl  = StgInfoTable {
 100                            ptrs  = fromIntegral ptrs,
 101                            nptrs = fromIntegral nptrs_really,
 102                            tipe  = fromIntegral cONSTR,
 103                            srtlen = fromIntegral conNo,
 104                            code  = code
 105                         }
 106                  -- Make a piece of code to jump to "entry_label".
 107                  -- This is the only arch-dependent bit.
 108                  code = mkJumpToAddr entry_addr
 109              in
 110                  do addr <- malloc_exec (sizeOf itbl)
 111                     --putStrLn ("SIZE of itbl is " ++ show (sizeOf itbl))
 112                     --putStrLn ("# ptrs  of itbl is " ++ show ptrs)
 113                     --putStrLn ("# nptrs of itbl is " ++ show nptrs_really)
 114                     poke addr itbl
 115                     return (getName dcon, addr `plusPtr` (2 * wORD_SIZE))
 116
 117
 118 -- Make code which causes a jump to the given address.  This is the
 119 -- only arch-dependent bit of the itbl story.  The returned list is
 120 -- itblCodeLength elements (bytes) long.
 121
 122 -- For sparc_TARGET_ARCH, i386_TARGET_ARCH, etc.
 123 #include "nativeGen/NCG.h"
 124
 125 itblCodeLength :: Int
 126 itblCodeLength = length (mkJumpToAddr undefined)
 127
 128 mkJumpToAddr :: Ptr () -> [ItblCode]
 129
 130 ptrToInt (Ptr a#) = I# (addr2Int# a#)
 131
 132 #if sparc_TARGET_ARCH
 133 -- After some consideration, we'll try this, where
 134 -- 0x55555555 stands in for the address to jump to.
 135 -- According to ghc/includes/MachRegs.h, %g3 is very
 136 -- likely indeed to be baggable.
 137 --
 138 --   0000 07155555              sethi   %hi(0x55555555), %g3
 139 --   0004 8610E155              or      %g3, %lo(0x55555555), %g3
 140 --   0008 81C0C000              jmp     %g3
 141 --   000c 01000000              nop
 142
 143 type ItblCode = Word32
 144 mkJumpToAddr a
 145    = let w32 = fromIntegral (ptrToInt a)
 146
 147          hi22, lo10 :: Word32 -> Word32
 148          lo10 x = x .&. 0x3FF
 149          hi22 x = (x `shiftR` 10) .&. 0x3FFFF
 150
 151      in  [ 0x07000000 .|. (hi22 w32),
 152            0x8610E000 .|. (lo10 w32),
 153            0x81C0C000,
 154            0x01000000 ]
 155
 156 #elif powerpc_TARGET_ARCH
 157 -- We'll use r12, for no particular reason.
 158 -- 0xDEADBEEF stands for the adress:
 159 -- 3D80DEAD lis r12,0xDEAD
 160 -- 618CBEEF ori r12,r12,0xBEEF
 161 -- 7D8903A6 mtctr r12
 162 -- 4E800420 bctr
 163
 164 type ItblCode = Word32
 165 mkJumpToAddr a =
 166     let w32 = fromIntegral (ptrToInt a)
 167         hi16 x = (x `shiftR` 16) .&. 0xFFFF
 168         lo16 x = x .&. 0xFFFF
 169     in  [
 170         0x3D800000 .|. hi16 w32,
 171         0x618C0000 .|. lo16 w32,
 172         0x7D8903A6, 0x4E800420
 173         ]
 174
 175 #elif i386_TARGET_ARCH
 176 -- Let the address to jump to be 0xWWXXYYZZ.
 177 -- Generate   movl $0xWWXXYYZZ,%eax  ;  jmp *%eax
 178 -- which is
 179 -- B8 ZZ YY XX WW FF E0
 180
 181 type ItblCode = Word8
 182 mkJumpToAddr a
 183    = let w32 = fromIntegral (ptrToInt a) :: Word32
 184          insnBytes :: [Word8]
 185          insnBytes
 186             = [0xB8, byte0 w32, byte1 w32,
 187                      byte2 w32, byte3 w32,
 188                0xFF, 0xE0]
 189      in
 190          insnBytes
 191
 192 #elif x86_64_TARGET_ARCH
 193 -- Generates:
 194 --      jmpq *.L1(%rip)
 195 --      .align 8
 196 -- .L1:
 197 --      .quad <addr>
 198 --
 199 -- We need a full 64-bit pointer (we can't assume the info table is
 200 -- allocated in low memory).  Assuming the info pointer is aligned to
 201 -- an 8-byte boundary, the addr will also be aligned.
 202
 203 type ItblCode = Word8
 204 mkJumpToAddr a
 205    = let w64 = fromIntegral (ptrToInt a) :: Word64
 206          insnBytes :: [Word8]
 207          insnBytes
 208             = [0xff, 0x25, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 209                byte0 w64, byte1 w64, byte2 w64, byte3 w64,
 210                byte4 w64, byte5 w64, byte6 w64, byte7 w64]
 211      in
 212          insnBytes
 213
 214 #elif alpha_TARGET_ARCH
 215 type ItblCode = Word32
 216 mkJumpToAddr a
 217     = [ 0xc3800000      -- br   at, .+4
 218       , 0xa79c000c      -- ldq  at, 12(at)
 219       , 0x6bfc0000      -- jmp  (at)    # with zero hint -- oh well
 220       , 0x47ff041f      -- nop
 221       , fromIntegral (w64 .&. 0x0000FFFF)
 222       , fromIntegral ((w64 `shiftR` 32) .&. 0x0000FFFF) ]
 223     where w64 = fromIntegral (ptrToInt a) :: Word64
 224
 225 #else
 226 type ItblCode = Word32
 227 mkJumpToAddr a
 228     = undefined
 229 #endif
 230
 231
 232 byte0, byte1, byte2, byte3, byte4, byte5, byte6, byte7
 233    :: (Integral w, Bits w) => w -> Word8
 234 byte0 w = fromIntegral w
 235 byte1 w = fromIntegral (w `shiftR` 8)
 236 byte2 w = fromIntegral (w `shiftR` 16)
 237 byte3 w = fromIntegral (w `shiftR` 24)
 238 byte4 w = fromIntegral (w `shiftR` 32)
 239 byte5 w = fromIntegral (w `shiftR` 40)
 240 byte6 w = fromIntegral (w `shiftR` 48)
 241 byte7 w = fromIntegral (w `shiftR` 56)
 242
 243
 244 vecret_entry 0 = stg_interp_constr1_entry
 245 vecret_entry 1 = stg_interp_constr2_entry
 246 vecret_entry 2 = stg_interp_constr3_entry
 247 vecret_entry 3 = stg_interp_constr4_entry
 248 vecret_entry 4 = stg_interp_constr5_entry
 249 vecret_entry 5 = stg_interp_constr6_entry
 250 vecret_entry 6 = stg_interp_constr7_entry
 251 vecret_entry 7 = stg_interp_constr8_entry
 252
 253 #ifndef __HADDOCK__
 254 -- entry point for direct returns for created constr itbls
 255 foreign import ccall "&stg_interp_constr_entry" stg_interp_constr_entry :: Ptr ()
 256 -- and the 8 vectored ones
 257 foreign import ccall "&stg_interp_constr1_entry" stg_interp_constr1_entry :: Ptr ()
 258 foreign import ccall "&stg_interp_constr2_entry" stg_interp_constr2_entry :: Ptr ()
 259 foreign import ccall "&stg_interp_constr3_entry" stg_interp_constr3_entry :: Ptr ()
 260 foreign import ccall "&stg_interp_constr4_entry" stg_interp_constr4_entry :: Ptr ()
 261 foreign import ccall "&stg_interp_constr5_entry" stg_interp_constr5_entry :: Ptr ()
 262 foreign import ccall "&stg_interp_constr6_entry" stg_interp_constr6_entry :: Ptr ()
 263 foreign import ccall "&stg_interp_constr7_entry" stg_interp_constr7_entry :: Ptr ()
 264 foreign import ccall "&stg_interp_constr8_entry" stg_interp_constr8_entry :: Ptr ()
 265 #endif
 266
 267
 268
 269
 270 -- Ultra-minimalist version specially for constructors
 271 #if SIZEOF_VOID_P == 8
 272 type HalfWord = Word32
 273 #else
 274 type HalfWord = Word16
 275 #endif
 276
 277 data StgInfoTable = StgInfoTable {
 278    ptrs   :: HalfWord,
 279    nptrs  :: HalfWord,
 280    tipe   :: HalfWord,
 281    srtlen :: HalfWord,
 282    code   :: [ItblCode]
 283 }
 284
 285 instance Storable StgInfoTable where
 286
 287    sizeOf itbl
 288       = sum
 289         [fieldSz ptrs itbl,
 290          fieldSz nptrs itbl,
 291          fieldSz tipe itbl,
 292          fieldSz srtlen itbl,
 293          fieldSz (head.code) itbl * itblCodeLength]
 294
 295    alignment itbl
 296       = SIZEOF_VOID_P
 297
 298    poke a0 itbl
 299       = runState (castPtr a0)
 300       $ do store (ptrs   itbl)
 301            store (nptrs  itbl)
 302            store (tipe   itbl)
 303            store (srtlen itbl)
 304            sequence_ (map store (code itbl))
 305
 306    peek a0
 307       = runState (castPtr a0)
 308       $ do ptrs   <- load
 309            nptrs  <- load
 310            tipe   <- load
 311            srtlen <- load
 312            code   <- sequence (replicate itblCodeLength load)
 313            return
 314               StgInfoTable {
 315                  ptrs   = ptrs,
 316                  nptrs  = nptrs,
 317                  tipe   = tipe,
 318                  srtlen = srtlen,
 319                  code   = code
 320               }
 321
 322 fieldSz :: (Storable a, Storable b) => (a -> b) -> a -> Int
 323 fieldSz sel x = sizeOf (sel x)
 324
 325 newtype State s m a = State (s -> m (s, a))
 326
 327 instance Monad m => Monad (State s m) where
 328   return a      = State (\s -> return (s, a))
 329   State m >>= k = State (\s -> m s >>= \(s', a) -> case k a of State n -> n s')
 330   fail str      = State (\s -> fail str)
 331
 332 class (Monad m, Monad (t m)) => MonadT t m where
 333   lift :: m a -> t m a
 334
 335 instance Monad m => MonadT (State s) m where
 336   lift m        = State (\s -> m >>= \a -> return (s, a))
 337
 338 runState :: (Monad m) => s -> State s m a -> m a
 339 runState s (State m) = m s >>= return . snd
 340
 341 type PtrIO = State (Ptr Word8) IO
 342
 343 advance :: Storable a => PtrIO (Ptr a)
 344 advance = State adv where
 345     adv addr = case castPtr addr of { addrCast -> return
 346         (addr `plusPtr` sizeOfPointee addrCast, addrCast) }
 347
 348 sizeOfPointee :: (Storable a) => Ptr a -> Int
 349 sizeOfPointee addr = sizeOf (typeHack addr)
 350     where typeHack = undefined :: Ptr a -> a
 351
 352 store :: Storable a => a -> PtrIO ()
 353 store x = do addr <- advance
 354              lift (poke addr x)
 355
 356 load :: Storable a => PtrIO a
 357 load = do addr <- advance
 358           lift (peek addr)
 359
 360 foreign import ccall unsafe "stgMallocBytesRWX"
 361   _stgMallocBytesRWX :: CInt -> IO (Ptr a)
 362
 363 malloc_exec :: Int -> IO (Ptr a)
 364 malloc_exec bytes = _stgMallocBytesRWX (fromIntegral bytes)
 365
 366 \end{code}