mescc: Resurrect --write.
[mes.git] / module / mescc / mescc.scm
1 ;;; GNU Mes --- Maxwell Equations of Software
2 ;;; Copyright © 2016,2017,2018,2019 Jan (janneke) Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
3 ;;;
4 ;;; This file is part of GNU Mes.
5 ;;;
6 ;;; GNU Mes is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 ;;; under the terms of the GNU General Public License as published by
8 ;;; the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
9 ;;; your option) any later version.
10 ;;;
11 ;;; GNU Mes is distributed in the hope that it will be useful, but
12 ;;; WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 ;;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 ;;; GNU General Public License for more details.
15 ;;;
16 ;;; You should have received a copy of the GNU General Public License
17 ;;; along with GNU Mes.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18
19 (define-module (mescc mescc)
20   #:use-module (srfi srfi-1)
21   #:use-module (srfi srfi-26)
22   #:use-module (ice-9 pretty-print)
23   #:use-module (ice-9 getopt-long)
24   #:use-module (mes misc)
25
26   #:use-module (mescc i386 info)
27   #:use-module (mescc x86_64 info)
28   #:use-module (mescc preprocess)
29   #:use-module (mescc compile)
30   #:use-module (mescc M1)
31   #:export (mescc:preprocess
32             mescc:get-host
33             mescc:compile
34             mescc:assemble
35             mescc:link))
36
37 (define GUILE-with-output-to-file with-output-to-file)
38 (define (with-output-to-file file-name thunk)
39   (if (equal? file-name "-") (thunk)
40       (GUILE-with-output-to-file file-name thunk)))
41
42 (define (mescc:preprocess options)
43   (let* ((pretty-print/write (string->symbol (option-ref options 'write (if guile? "pretty-print" "write"))))
44          (pretty-print/write (if (eq? pretty-print/write 'pretty-print) pretty-print write))
45          (files (option-ref options '() '("a.c")))
46          (input-file-name (car files))
47          (input-base (basename input-file-name))
48          (ast-file-name (cond ((and (option-ref options 'preprocess #f)
49                                     (option-ref options 'output #f)))
50                               (else (replace-suffix input-base ".E"))))
51          (dir (dirname input-file-name))
52          (defines (reverse (filter-map (multi-opt 'define) options)))
53          (includes (reverse (filter-map (multi-opt 'include) options)))
54          (includes (cons dir includes))
55          (prefix (option-ref options 'prefix ""))
56          (machine (option-ref options 'machine "32"))
57          (arch (if (equal? machine "32") "__i386__=1" "__x86_64__=1"))
58          (defines (cons (arch-get-define options) defines)))
59     (with-output-to-file ast-file-name
60       (lambda _ (for-each (cut c->ast prefix defines includes pretty-print/write <>) files)))))
61
62 (define (c->ast prefix defines includes write file-name)
63   (with-input-from-file file-name
64     (cut write (c99-input->ast #:prefix prefix #:defines defines #:includes includes))))
65
66 (define (mescc:compile options)
67   (let* ((files (option-ref options '() '("a.c")))
68          (input-file-name (car files))
69          (input-base (basename input-file-name))
70          (M1-file-name (cond ((and (option-ref options 'compile #f)
71                                    (option-ref options 'output #f)))
72                              (else (replace-suffix input-base ".s"))))
73          (infos (map (cut file->info options <>) files))
74          (verbose? (option-ref options 'verbose #f))
75          (align? (option-ref options 'align #f)))
76     (when verbose?
77       (stderr "dumping: ~a\n" M1-file-name))
78     (with-output-to-file M1-file-name
79       (cut infos->M1 M1-file-name infos #:align? align?))
80     M1-file-name))
81
82 (define (file->info options file-name)
83   (cond ((.c? file-name) (c->info options file-name))
84         ((.E? file-name) (E->info options file-name))))
85
86 (define (c->info options file-name)
87   (let* ((defines (reverse (filter-map (multi-opt 'define) options)))
88          (includes (reverse (filter-map (multi-opt 'include) options)))
89          (dir (dirname file-name))
90          (includes (cons dir includes))
91          (prefix (option-ref options 'prefix ""))
92          (defines (cons (arch-get-define options) defines)))
93     (with-input-from-file file-name
94       (cut c99-input->info (arch-get-info options) #:prefix prefix #:defines defines #:includes includes))))
95
96 (define (E->info options file-name)
97   (let ((ast (with-input-from-file file-name read)))
98     (c99-ast->info (arch-get-info options) ast)))
99
100 (define (mescc:assemble options)
101   (let* ((files (option-ref options '() '("a.c")))
102          (input-file-name (car files))
103          (input-base (basename input-file-name))
104          (hex2-file-name (cond ((and (option-ref options 'assemble #f)
105                                      (option-ref options 'output #f)))
106                                (else (replace-suffix input-base ".o"))))
107          (s-files (filter .s? files))
108          (hex2-files  M1->hex2 ) ;; FIXME
109          (source-files (filter (disjoin .c? .E?) files))
110          (infos (map (cut file->info options <>) source-files)))
111     (if (and (pair? s-files) (pair? infos))
112         (error "mixing source and object not supported:" source-files s-files))
113     (when (pair? s-files)
114       (M1->hex2 options s-files))
115     (when (pair? infos)
116       (infos->hex2 options hex2-file-name infos))
117     hex2-file-name))
118
119 (define (mescc:link options)
120   (let* ((files (option-ref options '() '("a.c")))
121          (source-files (filter (disjoin .c? .E?) files))
122          (s-files (filter .s? files))
123          (o-files (filter .o? files))
124          (input-file-name (car files))
125          (hex2-file-name (if (or (string-suffix? ".hex2" input-file-name)
126                                  (string-suffix? ".o" input-file-name)) input-file-name
127                                  (replace-suffix input-file-name ".o")))
128          (infos (map (cut file->info options <>) source-files))
129          (s-files (filter .s? files))
130          (hex2-files (filter .o? files))
131          (hex2-files (if (null? s-files) hex2-files
132                          (append hex2-files (list (M1->hex2 options s-files)))))
133          (hex2-files (if (null? infos) hex2-files
134                          (append hex2-files
135                                  (list (infos->hex2 options hex2-file-name infos)))))
136          (default-libraries (if (or (option-ref options 'nodefaultlibs #f)
137                                     (option-ref options 'nostdlib #f)) '()
138                                     '("c")))
139          (libraries (filter-map (multi-opt 'library) options))
140          (libraries (delete-duplicates (append libraries default-libraries)))
141          (hex2-libraries (map (cut find-library options ".a" <>) libraries))
142          (hex2-files (append hex2-files hex2-libraries))
143          (s-files (append s-files (map (cut find-library options ".s" <>)  libraries)))
144          (debug-info? (option-ref options 'debug-info #f))
145          (s-files (cons (replace-suffix input-file-name ".s") s-files))
146          (elf-footer (and debug-info?
147                           (or (M1->blood-elf options s-files)
148                               (exit 1)))))
149     (or (hex2->elf options hex2-files #:elf-footer elf-footer)
150         (exit 1))))
151
152 (define (infos->hex2 options hex2-file-name infos)
153   (let* ((input-file-name (car (option-ref options '() '("a.c"))))
154          (M1-file-name (replace-suffix hex2-file-name ".s"))
155          (options (acons 'compile #t options)) ; ugh
156          (options (acons 'output hex2-file-name options))
157          (verbose? (option-ref options 'verbose #f))
158          (align? (option-ref options 'align #f)))
159     (when verbose?
160       (stderr "dumping: ~a\n" M1-file-name))
161     (with-output-to-file M1-file-name
162       (cut infos->M1 M1-file-name infos #:align? align?))
163     (or (M1->hex2 options (list M1-file-name))
164         (exit 1))))
165
166 (define (M1->hex2 options M1-files)
167   (let* ((input-file-name (car (option-ref options '() '("a.c"))))
168          (input-base (basename input-file-name))
169          (M1-file-name (car M1-files))
170          (hex2-file-name (cond ((and (option-ref options 'assemble #f)
171                                      (option-ref options 'output #f)))
172                                ((option-ref options 'assemble #f)
173                                 (replace-suffix input-base ".o"))
174                                (else (replace-suffix M1-file-name ".o"))))
175          (verbose? (option-ref options 'verbose #f))
176          (M1 (or (getenv "M1") "M1"))
177          (command `(,M1
178                     "--LittleEndian"
179                     "--architecture" ,(arch-get-architecture options)
180                     "-f" ,(arch-find options (arch-get-m1-macros options))
181                     ,@(append-map (cut list "-f" <>) M1-files)
182                     "-o" ,hex2-file-name)))
183     (when verbose?
184       (stderr "~a\n" (string-join command)))
185     (and (zero? (apply assert-system* command))
186          hex2-file-name)))
187
188 (define* (hex2->elf options hex2-files #:key elf-footer)
189   (let* ((input-file-name (car (option-ref options '() '("a.c"))))
190          (elf-file-name (cond ((option-ref options 'output #f))
191                               (else "a.out")))
192          (verbose? (option-ref options 'verbose #f))
193          (hex2 (or (getenv "HEX2") "hex2"))
194          (base-address (option-ref options 'base-address "0x1000000"))
195          (machine (arch-get-machine options))
196          (elf-footer (or elf-footer
197                          (arch-find options (string-append
198                                              "elf" machine "-footer-single-main.hex2"))))
199          (start-files (if (or (option-ref options 'nostartfiles #f)
200                               (option-ref options 'nostdlib #f)) '()
201                               `("-f" ,(arch-find options "crt1.o"))))
202          (command `(,hex2
203                     "--LittleEndian"
204                     "--architecture" ,(arch-get-architecture options)
205                     "--BaseAddress" ,base-address
206                     "-f" ,(arch-find options (string-append "elf" machine "-header.hex2"))
207                     ,@start-files
208                     ,@(append-map (cut list "-f" <>) hex2-files)
209                     "-f" ,elf-footer
210                     "--exec_enable"
211                     "-o" ,elf-file-name)))
212     (when verbose?
213       (stderr "~a\n" (string-join command)))
214     (and (zero? (apply assert-system* command))
215          elf-file-name)))
216
217 (define (M1->blood-elf options M1-files)
218   (let* ((M1-file-name (car M1-files))
219          (M1-blood-elf-footer (string-append M1-file-name ".blood-elf"))
220          (hex2-file-name (replace-suffix M1-file-name ".o"))
221          (blood-elf-footer (string-append hex2-file-name ".blood-elf"))
222          (verbose? (option-ref options 'verbose #f))
223          (blood-elf (or (getenv "BLOOD_ELF") "blood-elf"))
224          (command `(,blood-elf
225                       "-f" ,(arch-find options (arch-get-m1-macros options))
226                       ,@(append-map (cut list "-f" <>) M1-files)
227                       "-o" ,M1-blood-elf-footer)))
228     (when verbose?
229         (format (current-error-port) "~a\n" (string-join command)))
230     (and (zero? (apply assert-system* command))
231          (let* ((options (acons 'compile #t options)) ; ugh
232                 (options (acons 'output blood-elf-footer options)))
233            (M1->hex2 options (list M1-blood-elf-footer))))))
234
235 (define (replace-suffix file-name suffix)
236   (let* ((parts (string-split file-name #\.))
237          (base (if (pair? (cdr parts)) (drop-right parts 1)))
238          (old-suffix (last parts))
239          (program-prefix (cond ((string-prefix? "arm-mes-" old-suffix) ".arm-mes-")
240                                ((string-prefix? "x86-mes-" old-suffix) ".x86-mes-")
241                                ((string-prefix? "x86_64-mes-" old-suffix) ".x86_64-mes-")
242                                (else "."))))
243     (if (string-null? suffix)
244         (if (string-null? program-prefix) (string-join base ".")
245             (string-append (string-drop program-prefix 1) (string-join base ".")))
246         (string-append (string-join base ".") program-prefix (string-drop suffix 1)))))
247
248 (define (find-library options ext o)
249   (arch-find options (string-append "lib" o ext)))
250
251 (define* (arch-find options file-name)
252   (let* ((srcdest (or (getenv "srcdest") ""))
253          (srcdir-lib (string-append srcdest "lib"))
254          (arch (string-append (arch-get options) "-mes"))
255          (path (cons* "."
256                       srcdir-lib
257                       (prefix-file options "lib")
258                       (filter-map (multi-opt 'library-dir) options)))
259          (arch-file-name (string-append arch "/" file-name))
260          (verbose? (option-ref options 'verbose #f)))
261     (let ((file (search-path path arch-file-name)))
262       (when verbose?
263         (stderr "arch-find=~s\n" arch-file-name)
264         (stderr "     path=~s\n" path)
265         (stderr "  => ~s\n" file))
266       (or file
267           (error (format #f "mescc: file not found: ~s" arch-file-name))))))
268
269 (define (prefix-file options file-name)
270   (let ((prefix (option-ref options 'prefix "")))
271     (define (prefix-file o)
272       (if (string-null? prefix) o (string-append prefix "/" o)))
273     (prefix-file file-name)))
274
275 (define (assert-system* . args)
276   (let ((status (apply system* args)))
277     (when (not (zero? status))
278       (stderr "mescc: failed: ~a\n" (string-join args))
279       (exit (status:exit-val status)))
280     status))
281
282 (define (arch-get options)
283   (let* ((machine (option-ref options 'machine #f))
284          (arch (option-ref options 'arch #f)))
285     (if machine (cond ((member arch '("x86" "x86_64")) (cond ((equal? machine "32") "x86")
286                                                              ((equal? machine "64") "x86_64")))
287                       ((equal? arch "arm") (cond ((equal? machine "32") "arm"))))
288         arch)))
289
290 (define (mescc:get-host options)
291   (let ((cpu (arch-get options))
292         (kernel "linux"))
293     (string-join (list cpu kernel "mes") "-")))
294
295 (define (arch-get-info options)
296   (let ((arch (arch-get options)))
297     (cond ((equal? arch "arm") (armv4-info))
298           ((equal? arch "x86") (x86-info))
299           ((equal? arch "x86_64") (x86_64-info)))))
300
301 (define (arch-get-define options)
302   (let ((arch (arch-get options)))
303     (cond ((equal? arch "arm") "__arm__=1")
304           ((equal? arch "x86") "__i386__=1")
305           ((equal? arch "x86_64") "__x86_64__=1"))))
306
307 (define (arch-get-machine options)
308   (let* ((machine (option-ref options 'machine #f))
309          (arch (option-ref options 'arch #f)))
310     (or machine
311         (if (member arch '("x86_64")) "64"
312             "32"))))
313
314 (define (arch-get-m1-macros options)
315   (let ((arch (arch-get options)))
316     (cond ((equal? arch "arm") "arm.M1")
317           ((equal? arch "x86") "x86.M1")
318           ((equal? arch "x86_64") "x86_64.M1"))))
319
320 (define (arch-get-architecture options)
321   (let ((arch (arch-get options)))
322     (cond ((equal? arch "arm") "armv7l")
323           ((equal? arch "x86") "x86")
324           ((equal? arch "x86_64") "amd64"))))
325
326 (define (multi-opt option-name) (lambda (o) (and (eq? (car o) option-name) (cdr o))))
327
328 (define (.c? o) (or (string-suffix? ".c" o)
329                     (string-suffix? ".M2" o)))
330 (define (.E? o) (or (string-suffix? ".E" o)
331                     (string-suffix? ".mes-E" o)
332                     (string-suffix? ".arm-mes-E" o)
333                     (string-suffix? ".x86-mes-E" o)
334                     (string-suffix? ".x86_64-mes-E" o)))
335 (define (.s? o) (or (string-suffix? ".s" o)
336                     (string-suffix? ".S" o)
337                     (string-suffix? ".mes-S" o)
338                     (string-suffix? ".arm-mes-S" o)
339                     (string-suffix? ".x86-mes-S" o)
340                     (string-suffix? ".x86_64-mes-S" o)
341                     (string-suffix? ".M1" o)))
342 (define (.o? o) (or (string-suffix? ".o" o)
343                     (string-suffix? ".mes-o" o)
344                     (string-suffix? ".arm-mes-o" o)
345                     (string-suffix? ".x86-mes-o" o)
346                     (string-suffix? ".x86_64-mes-o" o)
347                     (string-suffix? ".hex2" o)))