| Viewing file:  pyassem.py (23.69 KB)      -rw-r--r-- Select action/file-type:
 
  (+) |  (+) |  (+) | Code (+) | Session (+) |  (+) | SDB (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) | 
 
"""A flow graph representation for Python bytecode"""
 import dis
 import types
 import sys
 
 from compiler import misc
 from compiler.consts \
 import CO_OPTIMIZED, CO_NEWLOCALS, CO_VARARGS, CO_VARKEYWORDS
 
 class FlowGraph:
 def __init__(self):
 self.current = self.entry = Block()
 self.exit = Block("exit")
 self.blocks = misc.Set()
 self.blocks.add(self.entry)
 self.blocks.add(self.exit)
 
 def startBlock(self, block):
 if self._debug:
 if self.current:
 print "end", repr(self.current)
 print "    next", self.current.next
 print "    prev", self.current.prev
 print "   ", self.current.get_children()
 print repr(block)
 self.current = block
 
 def nextBlock(self, block=None):
 # XXX think we need to specify when there is implicit transfer
 # from one block to the next.  might be better to represent this
 # with explicit JUMP_ABSOLUTE instructions that are optimized
 # out when they are unnecessary.
 #
 # I think this strategy works: each block has a child
 # designated as "next" which is returned as the last of the
 # children.  because the nodes in a graph are emitted in
 # reverse post order, the "next" block will always be emitted
 # immediately after its parent.
 # Worry: maintaining this invariant could be tricky
 if block is None:
 block = self.newBlock()
 
 # Note: If the current block ends with an unconditional control
 # transfer, then it is techically incorrect to add an implicit
 # transfer to the block graph. Doing so results in code generation
 # for unreachable blocks.  That doesn't appear to be very common
 # with Python code and since the built-in compiler doesn't optimize
 # it out we don't either.
 self.current.addNext(block)
 self.startBlock(block)
 
 def newBlock(self):
 b = Block()
 self.blocks.add(b)
 return b
 
 def startExitBlock(self):
 self.startBlock(self.exit)
 
 _debug = 0
 
 def _enable_debug(self):
 self._debug = 1
 
 def _disable_debug(self):
 self._debug = 0
 
 def emit(self, *inst):
 if self._debug:
 print "\t", inst
 if len(inst) == 2 and isinstance(inst[1], Block):
 self.current.addOutEdge(inst[1])
 self.current.emit(inst)
 
 def getBlocksInOrder(self):
 """Return the blocks in reverse postorder
 
 i.e. each node appears before all of its successors
 """
 order = order_blocks(self.entry, self.exit)
 return order
 
 def getBlocks(self):
 return self.blocks.elements()
 
 def getRoot(self):
 """Return nodes appropriate for use with dominator"""
 return self.entry
 
 def getContainedGraphs(self):
 l = []
 for b in self.getBlocks():
 l.extend(b.getContainedGraphs())
 return l
 
 
 def order_blocks(start_block, exit_block):
 """Order blocks so that they are emitted in the right order"""
 # Rules:
 # - when a block has a next block, the next block must be emitted just after
 # - when a block has followers (relative jumps), it must be emitted before
 #   them
 # - all reachable blocks must be emitted
 order = []
 
 # Find all the blocks to be emitted.
 remaining = set()
 todo = [start_block]
 while todo:
 b = todo.pop()
 if b in remaining:
 continue
 remaining.add(b)
 for c in b.get_children():
 if c not in remaining:
 todo.append(c)
 
 # A block is dominated by another block if that block must be emitted
 # before it.
 dominators = {}
 for b in remaining:
 if __debug__ and b.next:
 assert b is b.next[0].prev[0], (b, b.next)
 # Make sure every block appears in dominators, even if no
 # other block must precede it.
 dominators.setdefault(b, set())
 # preceding blocks dominate following blocks
 for c in b.get_followers():
 while 1:
 dominators.setdefault(c, set()).add(b)
 # Any block that has a next pointer leading to c is also
 # dominated because the whole chain will be emitted at once.
 # Walk backwards and add them all.
 if c.prev and c.prev[0] is not b:
 c = c.prev[0]
 else:
 break
 
 def find_next():
 # Find a block that can be emitted next.
 for b in remaining:
 for c in dominators[b]:
 if c in remaining:
 break # can't emit yet, dominated by a remaining block
 else:
 return b
 assert 0, 'circular dependency, cannot find next block'
 
 b = start_block
 while 1:
 order.append(b)
 remaining.discard(b)
 if b.next:
 b = b.next[0]
 continue
 elif b is not exit_block and not b.has_unconditional_transfer():
 order.append(exit_block)
 if not remaining:
 break
 b = find_next()
 return order
 
 
 class Block:
 _count = 0
 
 def __init__(self, label=''):
 self.insts = []
 self.outEdges = set()
 self.label = label
 self.bid = Block._count
 self.next = []
 self.prev = []
 Block._count = Block._count + 1
 
 def __repr__(self):
 if self.label:
 return "<block %s id=%d>" % (self.label, self.bid)
 else:
 return "<block id=%d>" % (self.bid)
 
 def __str__(self):
 insts = map(str, self.insts)
 return "<block %s %d:\n%s>" % (self.label, self.bid,
 '\n'.join(insts))
 
 def emit(self, inst):
 op = inst[0]
 self.insts.append(inst)
 
 def getInstructions(self):
 return self.insts
 
 def addOutEdge(self, block):
 self.outEdges.add(block)
 
 def addNext(self, block):
 self.next.append(block)
 assert len(self.next) == 1, map(str, self.next)
 block.prev.append(self)
 assert len(block.prev) == 1, map(str, block.prev)
 
 _uncond_transfer = ('RETURN_VALUE', 'RAISE_VARARGS',
 'JUMP_ABSOLUTE', 'JUMP_FORWARD', 'CONTINUE_LOOP',
 )
 
 def has_unconditional_transfer(self):
 """Returns True if there is an unconditional transfer to an other block
 at the end of this block. This means there is no risk for the bytecode
 executer to go past this block's bytecode."""
 try:
 op, arg = self.insts[-1]
 except (IndexError, ValueError):
 return
 return op in self._uncond_transfer
 
 def get_children(self):
 return list(self.outEdges) + self.next
 
 def get_followers(self):
 """Get the whole list of followers, including the next block."""
 followers = set(self.next)
 # Blocks that must be emitted *after* this one, because of
 # bytecode offsets (e.g. relative jumps) pointing to them.
 for inst in self.insts:
 if inst[0] in PyFlowGraph.hasjrel:
 followers.add(inst[1])
 return followers
 
 def getContainedGraphs(self):
 """Return all graphs contained within this block.
 
 For example, a MAKE_FUNCTION block will contain a reference to
 the graph for the function body.
 """
 contained = []
 for inst in self.insts:
 if len(inst) == 1:
 continue
 op = inst[1]
 if hasattr(op, 'graph'):
 contained.append(op.graph)
 return contained
 
 # flags for code objects
 
 # the FlowGraph is transformed in place; it exists in one of these states
 RAW = "RAW"
 FLAT = "FLAT"
 CONV = "CONV"
 DONE = "DONE"
 
 class PyFlowGraph(FlowGraph):
 super_init = FlowGraph.__init__
 
 def __init__(self, name, filename, args=(), optimized=0, klass=None):
 self.super_init()
 self.name = name
 self.filename = filename
 self.docstring = None
 self.args = args # XXX
 self.argcount = getArgCount(args)
 self.klass = klass
 if optimized:
 self.flags = CO_OPTIMIZED | CO_NEWLOCALS
 else:
 self.flags = 0
 self.consts = []
 self.names = []
 # Free variables found by the symbol table scan, including
 # variables used only in nested scopes, are included here.
 self.freevars = []
 self.cellvars = []
 # The closure list is used to track the order of cell
 # variables and free variables in the resulting code object.
 # The offsets used by LOAD_CLOSURE/LOAD_DEREF refer to both
 # kinds of variables.
 self.closure = []
 self.varnames = list(args) or []
 for i in range(len(self.varnames)):
 var = self.varnames[i]
 if isinstance(var, TupleArg):
 self.varnames[i] = var.getName()
 self.stage = RAW
 
 def setDocstring(self, doc):
 self.docstring = doc
 
 def setFlag(self, flag):
 self.flags = self.flags | flag
 if flag == CO_VARARGS:
 self.argcount = self.argcount - 1
 
 def checkFlag(self, flag):
 if self.flags & flag:
 return 1
 
 def setFreeVars(self, names):
 self.freevars = list(names)
 
 def setCellVars(self, names):
 self.cellvars = names
 
 def getCode(self):
 """Get a Python code object"""
 assert self.stage == RAW
 self.computeStackDepth()
 self.flattenGraph()
 assert self.stage == FLAT
 self.convertArgs()
 assert self.stage == CONV
 self.makeByteCode()
 assert self.stage == DONE
 return self.newCodeObject()
 
 def dump(self, io=None):
 if io:
 save = sys.stdout
 sys.stdout = io
 pc = 0
 for t in self.insts:
 opname = t[0]
 if opname == "SET_LINENO":
 print
 if len(t) == 1:
 print "\t", "%3d" % pc, opname
 pc = pc + 1
 else:
 print "\t", "%3d" % pc, opname, t[1]
 pc = pc + 3
 if io:
 sys.stdout = save
 
 def computeStackDepth(self):
 """Compute the max stack depth.
 
 Approach is to compute the stack effect of each basic block.
 Then find the path through the code with the largest total
 effect.
 """
 depth = {}
 exit = None
 for b in self.getBlocks():
 depth[b] = findDepth(b.getInstructions())
 
 seen = {}
 
 def max_depth(b, d):
 if b in seen:
 return d
 seen[b] = 1
 d = d + depth[b]
 children = b.get_children()
 if children:
 return max([max_depth(c, d) for c in children])
 else:
 if not b.label == "exit":
 return max_depth(self.exit, d)
 else:
 return d
 
 self.stacksize = max_depth(self.entry, 0)
 
 def flattenGraph(self):
 """Arrange the blocks in order and resolve jumps"""
 assert self.stage == RAW
 self.insts = insts = []
 pc = 0
 begin = {}
 end = {}
 for b in self.getBlocksInOrder():
 begin[b] = pc
 for inst in b.getInstructions():
 insts.append(inst)
 if len(inst) == 1:
 pc = pc + 1
 elif inst[0] != "SET_LINENO":
 # arg takes 2 bytes
 pc = pc + 3
 end[b] = pc
 pc = 0
 for i in range(len(insts)):
 inst = insts[i]
 if len(inst) == 1:
 pc = pc + 1
 elif inst[0] != "SET_LINENO":
 pc = pc + 3
 opname = inst[0]
 if opname in self.hasjrel:
 oparg = inst[1]
 offset = begin[oparg] - pc
 insts[i] = opname, offset
 elif opname in self.hasjabs:
 insts[i] = opname, begin[inst[1]]
 self.stage = FLAT
 
 hasjrel = set()
 for i in dis.hasjrel:
 hasjrel.add(dis.opname[i])
 hasjabs = set()
 for i in dis.hasjabs:
 hasjabs.add(dis.opname[i])
 
 def convertArgs(self):
 """Convert arguments from symbolic to concrete form"""
 assert self.stage == FLAT
 self.consts.insert(0, self.docstring)
 self.sort_cellvars()
 for i in range(len(self.insts)):
 t = self.insts[i]
 if len(t) == 2:
 opname, oparg = t
 conv = self._converters.get(opname, None)
 if conv:
 self.insts[i] = opname, conv(self, oparg)
 self.stage = CONV
 
 def sort_cellvars(self):
 """Sort cellvars in the order of varnames and prune from freevars.
 """
 cells = {}
 for name in self.cellvars:
 cells[name] = 1
 self.cellvars = [name for name in self.varnames
 if name in cells]
 for name in self.cellvars:
 del cells[name]
 self.cellvars = self.cellvars + cells.keys()
 self.closure = self.cellvars + self.freevars
 
 def _lookupName(self, name, list):
 """Return index of name in list, appending if necessary
 
 This routine uses a list instead of a dictionary, because a
 dictionary can't store two different keys if the keys have the
 same value but different types, e.g. 2 and 2L.  The compiler
 must treat these two separately, so it does an explicit type
 comparison before comparing the values.
 """
 t = type(name)
 for i in range(len(list)):
 if t == type(list[i]) and list[i] == name:
 return i
 end = len(list)
 list.append(name)
 return end
 
 _converters = {}
 def _convert_LOAD_CONST(self, arg):
 if hasattr(arg, 'getCode'):
 arg = arg.getCode()
 return self._lookupName(arg, self.consts)
 
 def _convert_LOAD_FAST(self, arg):
 self._lookupName(arg, self.names)
 return self._lookupName(arg, self.varnames)
 _convert_STORE_FAST = _convert_LOAD_FAST
 _convert_DELETE_FAST = _convert_LOAD_FAST
 
 def _convert_LOAD_NAME(self, arg):
 if self.klass is None:
 self._lookupName(arg, self.varnames)
 return self._lookupName(arg, self.names)
 
 def _convert_NAME(self, arg):
 if self.klass is None:
 self._lookupName(arg, self.varnames)
 return self._lookupName(arg, self.names)
 _convert_STORE_NAME = _convert_NAME
 _convert_DELETE_NAME = _convert_NAME
 _convert_IMPORT_NAME = _convert_NAME
 _convert_IMPORT_FROM = _convert_NAME
 _convert_STORE_ATTR = _convert_NAME
 _convert_LOAD_ATTR = _convert_NAME
 _convert_DELETE_ATTR = _convert_NAME
 _convert_LOAD_GLOBAL = _convert_NAME
 _convert_STORE_GLOBAL = _convert_NAME
 _convert_DELETE_GLOBAL = _convert_NAME
 
 def _convert_DEREF(self, arg):
 self._lookupName(arg, self.names)
 self._lookupName(arg, self.varnames)
 return self._lookupName(arg, self.closure)
 _convert_LOAD_DEREF = _convert_DEREF
 _convert_STORE_DEREF = _convert_DEREF
 
 def _convert_LOAD_CLOSURE(self, arg):
 self._lookupName(arg, self.varnames)
 return self._lookupName(arg, self.closure)
 
 _cmp = list(dis.cmp_op)
 def _convert_COMPARE_OP(self, arg):
 return self._cmp.index(arg)
 
 # similarly for other opcodes...
 
 for name, obj in locals().items():
 if name[:9] == "_convert_":
 opname = name[9:]
 _converters[opname] = obj
 del name, obj, opname
 
 def makeByteCode(self):
 assert self.stage == CONV
 self.lnotab = lnotab = LineAddrTable()
 for t in self.insts:
 opname = t[0]
 if len(t) == 1:
 lnotab.addCode(self.opnum[opname])
 else:
 oparg = t[1]
 if opname == "SET_LINENO":
 lnotab.nextLine(oparg)
 continue
 hi, lo = twobyte(oparg)
 try:
 lnotab.addCode(self.opnum[opname], lo, hi)
 except ValueError:
 print opname, oparg
 print self.opnum[opname], lo, hi
 raise
 self.stage = DONE
 
 opnum = {}
 for num in range(len(dis.opname)):
 opnum[dis.opname[num]] = num
 del num
 
 def newCodeObject(self):
 assert self.stage == DONE
 if (self.flags & CO_NEWLOCALS) == 0:
 nlocals = 0
 else:
 nlocals = len(self.varnames)
 argcount = self.argcount
 if self.flags & CO_VARKEYWORDS:
 argcount = argcount - 1
 return types.CodeType(argcount, nlocals, self.stacksize, self.flags,
 self.lnotab.getCode(), self.getConsts(),
 tuple(self.names), tuple(self.varnames),
 self.filename, self.name, self.lnotab.firstline,
 self.lnotab.getTable(), tuple(self.freevars),
 tuple(self.cellvars))
 
 def getConsts(self):
 """Return a tuple for the const slot of the code object
 
 Must convert references to code (MAKE_FUNCTION) to code
 objects recursively.
 """
 l = []
 for elt in self.consts:
 if isinstance(elt, PyFlowGraph):
 elt = elt.getCode()
 l.append(elt)
 return tuple(l)
 
 def isJump(opname):
 if opname[:4] == 'JUMP':
 return 1
 
 class TupleArg:
 """Helper for marking func defs with nested tuples in arglist"""
 def __init__(self, count, names):
 self.count = count
 self.names = names
 def __repr__(self):
 return "TupleArg(%s, %s)" % (self.count, self.names)
 def getName(self):
 return ".%d" % self.count
 
 def getArgCount(args):
 argcount = len(args)
 if args:
 for arg in args:
 if isinstance(arg, TupleArg):
 numNames = len(misc.flatten(arg.names))
 argcount = argcount - numNames
 return argcount
 
 def twobyte(val):
 """Convert an int argument into high and low bytes"""
 assert isinstance(val, int)
 return divmod(val, 256)
 
 class LineAddrTable:
 """lnotab
 
 This class builds the lnotab, which is documented in compile.c.
 Here's a brief recap:
 
 For each SET_LINENO instruction after the first one, two bytes are
 added to lnotab.  (In some cases, multiple two-byte entries are
 added.)  The first byte is the distance in bytes between the
 instruction for the last SET_LINENO and the current SET_LINENO.
 The second byte is offset in line numbers.  If either offset is
 greater than 255, multiple two-byte entries are added -- see
 compile.c for the delicate details.
 """
 
 def __init__(self):
 self.code = []
 self.codeOffset = 0
 self.firstline = 0
 self.lastline = 0
 self.lastoff = 0
 self.lnotab = []
 
 def addCode(self, *args):
 for arg in args:
 self.code.append(chr(arg))
 self.codeOffset = self.codeOffset + len(args)
 
 def nextLine(self, lineno):
 if self.firstline == 0:
 self.firstline = lineno
 self.lastline = lineno
 else:
 # compute deltas
 addr = self.codeOffset - self.lastoff
 line = lineno - self.lastline
 # Python assumes that lineno always increases with
 # increasing bytecode address (lnotab is unsigned char).
 # Depending on when SET_LINENO instructions are emitted
 # this is not always true.  Consider the code:
 #     a = (1,
 #          b)
 # In the bytecode stream, the assignment to "a" occurs
 # after the loading of "b".  This works with the C Python
 # compiler because it only generates a SET_LINENO instruction
 # for the assignment.
 if line >= 0:
 push = self.lnotab.append
 while addr > 255:
 push(255); push(0)
 addr -= 255
 while line > 255:
 push(addr); push(255)
 line -= 255
 addr = 0
 if addr > 0 or line > 0:
 push(addr); push(line)
 self.lastline = lineno
 self.lastoff = self.codeOffset
 
 def getCode(self):
 return ''.join(self.code)
 
 def getTable(self):
 return ''.join(map(chr, self.lnotab))
 
 class StackDepthTracker:
 # XXX 1. need to keep track of stack depth on jumps
 # XXX 2. at least partly as a result, this code is broken
 
 def findDepth(self, insts, debug=0):
 depth = 0
 maxDepth = 0
 for i in insts:
 opname = i[0]
 if debug:
 print i,
 delta = self.effect.get(opname, None)
 if delta is not None:
 depth = depth + delta
 else:
 # now check patterns
 for pat, pat_delta in self.patterns:
 if opname[:len(pat)] == pat:
 delta = pat_delta
 depth = depth + delta
 break
 # if we still haven't found a match
 if delta is None:
 meth = getattr(self, opname, None)
 if meth is not None:
 depth = depth + meth(i[1])
 if depth > maxDepth:
 maxDepth = depth
 if debug:
 print depth, maxDepth
 return maxDepth
 
 effect = {
 'POP_TOP': -1,
 'DUP_TOP': 1,
 'LIST_APPEND': -1,
 'SET_ADD': -1,
 'MAP_ADD': -2,
 'SLICE+1': -1,
 'SLICE+2': -1,
 'SLICE+3': -2,
 'STORE_SLICE+0': -1,
 'STORE_SLICE+1': -2,
 'STORE_SLICE+2': -2,
 'STORE_SLICE+3': -3,
 'DELETE_SLICE+0': -1,
 'DELETE_SLICE+1': -2,
 'DELETE_SLICE+2': -2,
 'DELETE_SLICE+3': -3,
 'STORE_SUBSCR': -3,
 'DELETE_SUBSCR': -2,
 # PRINT_EXPR?
 'PRINT_ITEM': -1,
 'RETURN_VALUE': -1,
 'YIELD_VALUE': -1,
 'EXEC_STMT': -3,
 'BUILD_CLASS': -2,
 'STORE_NAME': -1,
 'STORE_ATTR': -2,
 'DELETE_ATTR': -1,
 'STORE_GLOBAL': -1,
 'BUILD_MAP': 1,
 'COMPARE_OP': -1,
 'STORE_FAST': -1,
 'IMPORT_STAR': -1,
 'IMPORT_NAME': -1,
 'IMPORT_FROM': 1,
 'LOAD_ATTR': 0, # unlike other loads
 # close enough...
 'SETUP_EXCEPT': 3,
 'SETUP_FINALLY': 3,
 'FOR_ITER': 1,
 'WITH_CLEANUP': -1,
 }
 # use pattern match
 patterns = [
 ('BINARY_', -1),
 ('LOAD_', 1),
 ]
 
 def UNPACK_SEQUENCE(self, count):
 return count-1
 def BUILD_TUPLE(self, count):
 return -count+1
 def BUILD_LIST(self, count):
 return -count+1
 def BUILD_SET(self, count):
 return -count+1
 def CALL_FUNCTION(self, argc):
 hi, lo = divmod(argc, 256)
 return -(lo + hi * 2)
 def CALL_FUNCTION_VAR(self, argc):
 return self.CALL_FUNCTION(argc)-1
 def CALL_FUNCTION_KW(self, argc):
 return self.CALL_FUNCTION(argc)-1
 def CALL_FUNCTION_VAR_KW(self, argc):
 return self.CALL_FUNCTION(argc)-2
 def MAKE_FUNCTION(self, argc):
 return -argc
 def MAKE_CLOSURE(self, argc):
 # XXX need to account for free variables too!
 return -argc
 def BUILD_SLICE(self, argc):
 if argc == 2:
 return -1
 elif argc == 3:
 return -2
 def DUP_TOPX(self, argc):
 return argc
 
 findDepth = StackDepthTracker().findDepth
 
 |