xref: /freebsd/contrib/byacc/lalr.c (revision 32c7dde816fd1d738a48af82bf490307cb7b4739)
1 /* $Id: lalr.c,v 1.14 2021/05/20 23:57:23 tom Exp $ */
2 
3 #include "defs.h"
4 
5 typedef struct shorts
6 {
7     struct shorts *next;
8     Value_t value;
9 }
10 shorts;
11 
12 static Value_t map_goto(int state, int symbol);
13 static Value_t **transpose(Value_t **R, int n);
14 static void add_lookback_edge(int stateno, int ruleno, int gotono);
15 static void build_relations(void);
16 static void compute_FOLLOWS(void);
17 static void compute_lookaheads(void);
18 static void digraph(Value_t **relation);
19 static void initialize_F(void);
20 static void initialize_LA(void);
21 static void set_accessing_symbol(void);
22 static void set_goto_map(void);
23 static void set_maxrhs(void);
24 static void set_reduction_table(void);
25 static void set_shift_table(void);
26 static void set_state_table(void);
27 static void traverse(int i);
28 
29 static int tokensetsize;
30 Value_t *lookaheads;
31 Value_t *LAruleno;
32 unsigned *LA;
33 Value_t *accessing_symbol;
34 core **state_table;
35 shifts **shift_table;
36 reductions **reduction_table;
37 Value_t *goto_base;
38 Value_t *goto_map;
39 Value_t *from_state;
40 Value_t *to_state;
41 
42 static Value_t infinity;
43 static int maxrhs;
44 static Value_t ngotos;
45 static unsigned *F;
46 static Value_t **includes;
47 static shorts **lookback;
48 static Value_t **R;
49 static Value_t *INDEX;
50 static Value_t *VERTICES;
51 static Value_t top;
52 
53 void
54 lalr(void)
55 {
56     tokensetsize = WORDSIZE(ntokens);
57 
58     set_state_table();
59     set_accessing_symbol();
60     set_shift_table();
61     set_reduction_table();
62     set_maxrhs();
63     initialize_LA();
64     set_goto_map();
65     initialize_F();
66     build_relations();
67     compute_FOLLOWS();
68     compute_lookaheads();
69 }
70 
71 static void
72 set_state_table(void)
73 {
74     core *sp;
75 
76     state_table = NEW2(nstates, core *);
77     for (sp = first_state; sp; sp = sp->next)
78 	state_table[sp->number] = sp;
79 }
80 
81 static void
82 set_accessing_symbol(void)
83 {
84     core *sp;
85 
86     accessing_symbol = NEW2(nstates, Value_t);
87     for (sp = first_state; sp; sp = sp->next)
88 	accessing_symbol[sp->number] = sp->accessing_symbol;
89 }
90 
91 static void
92 set_shift_table(void)
93 {
94     shifts *sp;
95 
96     shift_table = NEW2(nstates, shifts *);
97     for (sp = first_shift; sp; sp = sp->next)
98 	shift_table[sp->number] = sp;
99 }
100 
101 static void
102 set_reduction_table(void)
103 {
104     reductions *rp;
105 
106     reduction_table = NEW2(nstates, reductions *);
107     for (rp = first_reduction; rp; rp = rp->next)
108 	reduction_table[rp->number] = rp;
109 }
110 
111 static void
112 set_maxrhs(void)
113 {
114     Value_t *itemp;
115     Value_t *item_end;
116     int length;
117     int max;
118 
119     length = 0;
120     max = 0;
121     item_end = ritem + nitems;
122     for (itemp = ritem; itemp < item_end; itemp++)
123     {
124 	if (*itemp >= 0)
125 	{
126 	    length++;
127 	}
128 	else
129 	{
130 	    if (length > max)
131 		max = length;
132 	    length = 0;
133 	}
134     }
135 
136     maxrhs = max;
137 }
138 
139 static void
140 initialize_LA(void)
141 {
142     int i, j, k;
143     reductions *rp;
144 
145     lookaheads = NEW2(nstates + 1, Value_t);
146 
147     k = 0;
148     for (i = 0; i < nstates; i++)
149     {
150 	lookaheads[i] = (Value_t)k;
151 	rp = reduction_table[i];
152 	if (rp)
153 	    k += rp->nreds;
154     }
155     lookaheads[nstates] = (Value_t)k;
156 
157     LA = NEW2(k * tokensetsize, unsigned);
158     LAruleno = NEW2(k, Value_t);
159     lookback = NEW2(k, shorts *);
160 
161     k = 0;
162     for (i = 0; i < nstates; i++)
163     {
164 	rp = reduction_table[i];
165 	if (rp)
166 	{
167 	    for (j = 0; j < rp->nreds; j++)
168 	    {
169 		LAruleno[k] = rp->rules[j];
170 		k++;
171 	    }
172 	}
173     }
174 }
175 
176 static void
177 set_goto_map(void)
178 {
179     shifts *sp;
180     int i;
181     int symbol;
182     int k;
183     Value_t *temp_base;
184     Value_t *temp_map;
185     Value_t state2;
186 
187     goto_base = NEW2(nvars + 1, Value_t);
188     temp_base = NEW2(nvars + 1, Value_t);
189 
190     goto_map = goto_base - ntokens;
191     temp_map = temp_base - ntokens;
192 
193     ngotos = 0;
194     for (sp = first_shift; sp; sp = sp->next)
195     {
196 	for (i = sp->nshifts - 1; i >= 0; i--)
197 	{
198 	    symbol = accessing_symbol[sp->shift[i]];
199 
200 	    if (ISTOKEN(symbol))
201 		break;
202 
203 	    if (ngotos == MAXYYINT)
204 		fatal("too many gotos");
205 
206 	    ngotos++;
207 	    goto_map[symbol]++;
208 	}
209     }
210 
211     k = 0;
212     for (i = ntokens; i < nsyms; i++)
213     {
214 	temp_map[i] = (Value_t)k;
215 	k += goto_map[i];
216     }
217 
218     for (i = ntokens; i < nsyms; i++)
219 	goto_map[i] = temp_map[i];
220 
221     goto_map[nsyms] = (Value_t)ngotos;
222     temp_map[nsyms] = (Value_t)ngotos;
223 
224     from_state = NEW2(ngotos, Value_t);
225     to_state = NEW2(ngotos, Value_t);
226 
227     for (sp = first_shift; sp; sp = sp->next)
228     {
229 	Value_t state1 = sp->number;
230 
231 	for (i = sp->nshifts - 1; i >= 0; i--)
232 	{
233 	    state2 = sp->shift[i];
234 	    symbol = accessing_symbol[state2];
235 
236 	    if (ISTOKEN(symbol))
237 		break;
238 
239 	    k = temp_map[symbol]++;
240 	    from_state[k] = state1;
241 	    to_state[k] = state2;
242 	}
243     }
244 
245     FREE(temp_base);
246 }
247 
248 /*  Map_goto maps a state/symbol pair into its numeric representation.	*/
249 
250 static Value_t
251 map_goto(int state, int symbol)
252 {
253     int low = goto_map[symbol];
254     int high = goto_map[symbol + 1];
255 
256     for (;;)
257     {
258 	int middle;
259 	int s;
260 
261 	assert(low <= high);
262 	middle = (low + high) >> 1;
263 	s = from_state[middle];
264 	if (s == state)
265 	    return (Value_t)(middle);
266 	else if (s < state)
267 	    low = middle + 1;
268 	else
269 	    high = middle - 1;
270     }
271 }
272 
273 static void
274 initialize_F(void)
275 {
276     int i;
277     int j;
278     int k;
279     shifts *sp;
280     Value_t *edge;
281     unsigned *rowp;
282     Value_t *rp;
283     Value_t **reads;
284     int nedges;
285     int symbol;
286     int nwords;
287 
288     nwords = ngotos * tokensetsize;
289     F = NEW2(nwords, unsigned);
290 
291     reads = NEW2(ngotos, Value_t *);
292     edge = NEW2(ngotos + 1, Value_t);
293     nedges = 0;
294 
295     rowp = F;
296     for (i = 0; i < ngotos; i++)
297     {
298 	int stateno = to_state[i];
299 
300 	sp = shift_table[stateno];
301 
302 	if (sp)
303 	{
304 	    k = sp->nshifts;
305 
306 	    for (j = 0; j < k; j++)
307 	    {
308 		symbol = accessing_symbol[sp->shift[j]];
309 		if (ISVAR(symbol))
310 		    break;
311 		SETBIT(rowp, symbol);
312 	    }
313 
314 	    for (; j < k; j++)
315 	    {
316 		symbol = accessing_symbol[sp->shift[j]];
317 		if (nullable[symbol])
318 		    edge[nedges++] = map_goto(stateno, symbol);
319 	    }
320 
321 	    if (nedges)
322 	    {
323 		reads[i] = rp = NEW2(nedges + 1, Value_t);
324 
325 		for (j = 0; j < nedges; j++)
326 		    rp[j] = edge[j];
327 
328 		rp[nedges] = -1;
329 		nedges = 0;
330 	    }
331 	}
332 
333 	rowp += tokensetsize;
334     }
335 
336     SETBIT(F, 0);
337     digraph(reads);
338 
339     for (i = 0; i < ngotos; i++)
340     {
341 	if (reads[i])
342 	    FREE(reads[i]);
343     }
344 
345     FREE(reads);
346     FREE(edge);
347 }
348 
349 static void
350 build_relations(void)
351 {
352     int i;
353     int j;
354     int k;
355     Value_t *rulep;
356     Value_t *rp;
357     shifts *sp;
358     int length;
359     int done_flag;
360     Value_t stateno;
361     int symbol2;
362     Value_t *shortp;
363     Value_t *edge;
364     Value_t *states;
365     Value_t **new_includes;
366 
367     includes = NEW2(ngotos, Value_t *);
368     edge = NEW2(ngotos + 1, Value_t);
369     states = NEW2(maxrhs + 1, Value_t);
370 
371     for (i = 0; i < ngotos; i++)
372     {
373 	int nedges = 0;
374 	int symbol1 = accessing_symbol[to_state[i]];
375 	Value_t state1 = from_state[i];
376 
377 	for (rulep = derives[symbol1]; *rulep >= 0; rulep++)
378 	{
379 	    length = 1;
380 	    states[0] = state1;
381 	    stateno = state1;
382 
383 	    for (rp = ritem + rrhs[*rulep]; *rp >= 0; rp++)
384 	    {
385 		symbol2 = *rp;
386 		sp = shift_table[stateno];
387 		k = sp->nshifts;
388 
389 		for (j = 0; j < k; j++)
390 		{
391 		    stateno = sp->shift[j];
392 		    if (accessing_symbol[stateno] == symbol2)
393 			break;
394 		}
395 
396 		states[length++] = stateno;
397 	    }
398 
399 	    add_lookback_edge(stateno, *rulep, i);
400 
401 	    length--;
402 	    done_flag = 0;
403 	    while (!done_flag)
404 	    {
405 		done_flag = 1;
406 		rp--;
407 		if (ISVAR(*rp))
408 		{
409 		    stateno = states[--length];
410 		    edge[nedges++] = map_goto(stateno, *rp);
411 		    if (nullable[*rp] && length > 0)
412 			done_flag = 0;
413 		}
414 	    }
415 	}
416 
417 	if (nedges)
418 	{
419 	    includes[i] = shortp = NEW2(nedges + 1, Value_t);
420 	    for (j = 0; j < nedges; j++)
421 		shortp[j] = edge[j];
422 	    shortp[nedges] = -1;
423 	}
424     }
425 
426     new_includes = transpose(includes, ngotos);
427 
428     for (i = 0; i < ngotos; i++)
429 	if (includes[i])
430 	    FREE(includes[i]);
431 
432     FREE(includes);
433 
434     includes = new_includes;
435 
436     FREE(edge);
437     FREE(states);
438 }
439 
440 static void
441 add_lookback_edge(int stateno, int ruleno, int gotono)
442 {
443     int i, k;
444     int found;
445     shorts *sp;
446 
447     i = lookaheads[stateno];
448     k = lookaheads[stateno + 1];
449     found = 0;
450     while (!found && i < k)
451     {
452 	if (LAruleno[i] == ruleno)
453 	    found = 1;
454 	else
455 	    ++i;
456     }
457     assert(found);
458 
459     sp = NEW(shorts);
460     sp->next = lookback[i];
461     sp->value = (Value_t)gotono;
462     lookback[i] = sp;
463 }
464 
465 static Value_t **
466 transpose(Value_t **R2, int n)
467 {
468     Value_t **new_R;
469     Value_t **temp_R;
470     Value_t *nedges;
471     Value_t *sp;
472     int i;
473 
474     nedges = NEW2(n, Value_t);
475 
476     for (i = 0; i < n; i++)
477     {
478 	sp = R2[i];
479 	if (sp)
480 	{
481 	    while (*sp >= 0)
482 		nedges[*sp++]++;
483 	}
484     }
485 
486     new_R = NEW2(n, Value_t *);
487     temp_R = NEW2(n, Value_t *);
488 
489     for (i = 0; i < n; i++)
490     {
491 	int k = nedges[i];
492 
493 	if (k > 0)
494 	{
495 	    sp = NEW2(k + 1, Value_t);
496 	    new_R[i] = sp;
497 	    temp_R[i] = sp;
498 	    sp[k] = -1;
499 	}
500     }
501 
502     FREE(nedges);
503 
504     for (i = 0; i < n; i++)
505     {
506 	sp = R2[i];
507 	if (sp)
508 	{
509 	    while (*sp >= 0)
510 		*temp_R[*sp++]++ = (Value_t)i;
511 	}
512     }
513 
514     FREE(temp_R);
515 
516     return (new_R);
517 }
518 
519 static void
520 compute_FOLLOWS(void)
521 {
522     digraph(includes);
523 }
524 
525 static void
526 compute_lookaheads(void)
527 {
528     int i, n;
529     unsigned *fp1, *fp2, *fp3;
530     shorts *sp, *next;
531     unsigned *rowp;
532 
533     rowp = LA;
534     n = lookaheads[nstates];
535     for (i = 0; i < n; i++)
536     {
537 	fp3 = rowp + tokensetsize;
538 	for (sp = lookback[i]; sp; sp = sp->next)
539 	{
540 	    fp1 = rowp;
541 	    fp2 = F + tokensetsize * sp->value;
542 	    while (fp1 < fp3)
543 		*fp1++ |= *fp2++;
544 	}
545 	rowp = fp3;
546     }
547 
548     for (i = 0; i < n; i++)
549 	for (sp = lookback[i]; sp; sp = next)
550 	{
551 	    next = sp->next;
552 	    FREE(sp);
553 	}
554 
555     FREE(lookback);
556     FREE(F);
557 }
558 
559 static void
560 digraph(Value_t **relation)
561 {
562     int i;
563 
564     infinity = (Value_t)(ngotos + 2);
565     INDEX = NEW2(ngotos + 1, Value_t);
566     VERTICES = NEW2(ngotos + 1, Value_t);
567     top = 0;
568 
569     R = relation;
570 
571     for (i = 0; i < ngotos; i++)
572 	INDEX[i] = 0;
573 
574     for (i = 0; i < ngotos; i++)
575     {
576 	if (INDEX[i] == 0 && R[i])
577 	    traverse(i);
578     }
579 
580     FREE(INDEX);
581     FREE(VERTICES);
582 }
583 
584 static void
585 traverse(int i)
586 {
587     unsigned *fp1;
588     unsigned *fp2;
589     unsigned *fp3;
590     int j;
591     Value_t *rp;
592 
593     Value_t height;
594     unsigned *base;
595 
596     VERTICES[++top] = (Value_t)i;
597     INDEX[i] = height = top;
598 
599     base = F + i * tokensetsize;
600     fp3 = base + tokensetsize;
601 
602     rp = R[i];
603     if (rp)
604     {
605 	while ((j = *rp++) >= 0)
606 	{
607 	    if (INDEX[j] == 0)
608 		traverse(j);
609 
610 	    if (INDEX[i] > INDEX[j])
611 		INDEX[i] = INDEX[j];
612 
613 	    fp1 = base;
614 	    fp2 = F + j * tokensetsize;
615 
616 	    while (fp1 < fp3)
617 		*fp1++ |= *fp2++;
618 	}
619     }
620 
621     if (INDEX[i] == height)
622     {
623 	for (;;)
624 	{
625 	    j = VERTICES[top--];
626 	    INDEX[j] = infinity;
627 
628 	    if (i == j)
629 		break;
630 
631 	    fp1 = base;
632 	    fp2 = F + j * tokensetsize;
633 
634 	    while (fp1 < fp3)
635 		*fp2++ = *fp1++;
636 	}
637     }
638 }
639 
640 #ifdef NO_LEAKS
641 void
642 lalr_leaks(void)
643 {
644     if (includes != 0)
645     {
646 	int i;
647 
648 	for (i = 0; i < ngotos; i++)
649 	{
650 	    free(includes[i]);
651 	}
652 	DO_FREE(includes);
653     }
654 }
655 #endif
656