add simple abstract interpreter

abstract_interpreter/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,63 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.24)
+
+project(abstract_interpreter_parser
+    HOMEPAGE_URL "https://github.com/ytsao/lattice-gym"
+    LANGUAGES CXX)
+
+# dependencies
+include(FetchContent)
+FetchContent_Declare(
+    cpp_peglib
+    GIT_REPOSITORY "https://github.com/ytsao/cpp-peglib"
+    GIT_TAG        50ea4b05e9b1d599a06e1fb22e5658695cc1f24c
+)
+FetchContent_MakeAvailable(cpp_peglib)
+
+# preparing the library
+add_library(abstract_interpreter_parser INTERFACE)
+target_include_directories(abstract_interpreter_parser INTERFACE ${cpp_peglib_SOURCE_DIR})
+target_compile_options(abstract_interpreter_parser INTERFACE
+    $<$<AND:$<COMPILE_LANGUAGE:CXX>,$<CXX_COMPILER_ID:MSVC>>:/Zc:__cplusplus /utf-8 /fp:strict>
+    "$<$<AND:$<COMPILE_LANGUAGE:CUDA>,$<CUDA_COMPILER_ID:NVIDIA>,$<CXX_COMPILER_ID:MSVC>>:SHELL:--compiler-options /Zc:__cplusplus>"
+    "$<$<AND:$<COMPILE_LANGUAGE:CUDA>,$<CUDA_COMPILER_ID:NVIDIA>,$<CXX_COMPILER_ID:MSVC>>:SHELL:--compiler-options /utf-8>"
+    "$<$<AND:$<COMPILE_LANGUAGE:CUDA>,$<CUDA_COMPILER_ID:NVIDIA>,$<CXX_COMPILER_ID:MSVC>>:SHELL:--compiler-options /fp:strict>"
+)
+target_compile_options(abstract_interpreter_parser INTERFACE
+    "$<$<AND:$<COMPILE_LANGUAGE:CUDA>,$<CUDA_COMPILER_ID:NVIDIA>>:SHELL:-diag-suppress 611>"  # Warning generated by the library cpp-peglib.
+)
+
+# example binary
+add_executable(example_parser example/abstract_interpreter/parser.cpp)
+target_link_libraries(example_parser PRIVATE abstract_interpreter_parser)
+
+# documents
+find_package(Doxygen REQUIRED doxygen)
+
+set(DOXYGEN_PROJECT_NAME "Abstract Interpreter Project Library")
+set(DOXYGEN_BUILTIN_STL_SUPPORT YES)
+set(DOXYGEN_CASE_SENSE_NAMES NO)
+set(DOXYGEN_CLASS_DIAGRAMS NO)
+set(DOXYGEN_DISTRIBUTE_GROUP_DOC YES)
+set(DOXYGEN_EXTRACT_ALL YES)
+set(DOXYGEN_EXTRACT_PRIVATE NO)
+set(DOXYGEN_FILE_PATTERNS *.hpp)
+set(DOXYGEN_GENERATE_TREEVIEW YES)
+set(DOXYGEN_HIDE_IN_BODY_DOCS YES)
+set(DOXYGEN_QUIET YES)
+set(DOXYGEN_RECURSIVE YES)
+set(DOXYGEN_SORT_BY_SCOPE_NAME YES)
+set(DOXYGEN_SORT_MEMBER_DOCS NO)
+set(DOXYGEN_SOURCE_BROWSER NO)
+set(DOXYGEN_STRIP_CODE_COMMENTS NO)
+set(DOXYGEN_USE_MATHJAX YES)
+set(DOXYGEN_EXTRA_PACKAGES stmaryrd)
+set(DOXYGEN_EXCLUDE_SYMBOLS = impl)
+set(DOXYGEN_ENABLE_PREPROCESSING YES)
+set(DOXYGEN_PREDEFINED __NVCC__)
+set(DOXYGEN_REFERENCED_BY_RELATION NO)
+set(DOXYGEN_REFERENCES_RELATION NO)
+
+doxygen_add_docs(doc_abstract_interpreter_parsing
+                 "include/"
+                 ALL
+                 COMMENT "Generate HTML documentation")

abstract_interpreter/example/abstract_interpreter/parser.cpp

@@ -0,0 +1,10 @@
+
+// (1) Include the header file
+#include "../../include/parser.hpp"
+
+int main(){
+    AbstractInterpreterParser AIParser;
+    AIParser.parse(" (-1+2)*3");
+    // AIParser.parse("-1+(1+2)*3- -1");
+    return 0;
+}

abstract_interpreter/include/parser.hpp

@@ -0,0 +1,104 @@
+
+#ifndef ABSTRACT_INTERPRETER_PARSER_HPP
+#define ABSTRACT_INTERPRETER_PARSER_HPP
+
+
+#include "peglib.h"
+#include <assert.h>
+#include <iostream>
+
+// copyright 2024 Yi-Nung Tsao
+class AbstractInterpreterParser{
+    using SV = peg::SemanticValues;
+
+    public:
+        void parse(const std::string& input){
+            // peg::parser parser(R"(
+            //     Statements  <- (VariableDecl / Assignment /Comment)+
+
+            //     Identifier  <- < [a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]* >
+            //     Integer     <- < [+-]? [0-9]+ >
+            //     VariableDecl <- 'int' (Identifier)+ ('=' Integer)? ';'
+
+            //     Assignment <- Identifier '=' (Integer / Additive / Substractive / Multiplicative / Division ) ';'
+
+            //     Additive <- Multiplicative '+' Additive / Multiplicative
+            //     Substractive <- Multiplicative '-' Additive / Substractive / Multiplicative 
+            //     Multiplicative <- Primary '*' Multiplicative / Primary
+            //     Division <- Primary '/' Primary
+            //     Primary <- '(' Additive ')' / Integer / Identifier
+
+            //     ~Comment    <- '//' [^\n\r]* [ \n\r\t]*
+            //     %whitespace <- [ \n\r\t]*
+            // )");
+
+            peg::parser parser(R"(
+                Statements  <- (VariableDecl / Assignment / Additive / Multiplicative)+
+                Identifier  <- < [a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]* >
+                Integer     <- < [+-]? [0-9]+ >
+                Arithemetics <- '+' / '-' / '*' / '/' / '%' 
+                BinaryOperators <- '==' / '!=' / '>' / '>=' / '<' / '<='
+                VariableDecl <- 'int' Identifier ('=' Integer)? ';'
+
+                Assignment <- ( Identifier '=' Expression ) / ( Identifier'++' ) ';'
+                Expression <- Additive / Substractive / Multiplicative / Division / Primary
+
+                Additive <- Multiplicative '+' Additive / Multiplicative
+                Substractive <- Multiplicative '-' Additive / Multiplicative
+                Multiplicative <- Primary '*' Multiplicative / Primary
+                Division <- Multiplicative '/' Identifier 
+                Primary <- '(' Additive ')' / Integer / Identifier
+
+                # If-Else, While-Loop
+                If_Else <- ''
+                While_Loop <- ''
+
+                %whitespace <- [ \n\r\t]*
+            )");
+
+            assert(static_cast<bool>(parser) == true);
+
+            // setup actions 
+            parser["Integer"] = [](const SV& sv){
+                return sv.token_to_number<int>();
+            };
+            parser["Additive"] = [](const SV &sv){
+                switch (sv.choice())
+                {
+                case 0:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]) + std::any_cast<int>(sv[1]);
+                default:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]);
+                }
+            };
+            parser["Substractive"] = [](const SV &sv){
+                switch (sv.choice())
+                {
+                case 0:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]) - std::any_cast<int>(sv[1]);
+                default:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]);
+                }
+            };
+            parser["Multiplicative"] = [](const SV &sv){
+                switch (sv.choice())
+                {
+                case 0:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]) * std::any_cast<int>(sv[1]);
+                default:
+                    return std::any_cast<int>(sv[0]);
+                }
+            };
+            parser["Integer"] = [](const SV &sv){
+                return sv.token_to_number<int>();
+            };
+
+            parser.enable_packrat_parsing();
+            int val;
+            parser.parse(input, val);
+
+            std::cout << val << std::endl;
+        }
+};
+
+#endif

abstract_interpreter/tests/00.c

@@ -0,0 +1,24 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpratation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Caclul arithmetique 1.                                          */
+/* On cherche ici a tester les fonctions arithmetiques des domaines */
+/* abstraits.                                                      */
+/*******************************************************************/
+
+int a, b, c, d, e, f;
+
+void main() {
+
+  a = 23;
+  b = 5;
+
+  c = a + b;
+  d = a + c;
+  e = d + c + f;
+
+}

abstract_interpreter/tests/01.c

@@ -0,0 +1,24 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpratation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Caclul arithmetique 1.                                          */
+/* On cherche ici a tester les fonctions arithmetiques des domaines */
+/* abstraits.                                                      */
+/*******************************************************************/
+
+int a, b, c, d, e;
+
+void main() {
+
+  /*!npk a between 10 and 100*/
+  /*!npk b between 0 and 47*/
+
+  c = a + b;
+  d = a * c;
+  e = d - c;
+
+}

abstract_interpreter/tests/02.c

@@ -0,0 +1,23 @@
+
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpretation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Caclul arithmetique 2. Expressions non lineaires.               */
+/* On cherche ici à les fonctions arithmétiques des domaines */
+/* abstraits.                                                      */
+/*******************************************************************/
+
+int x,y,z;
+
+void main() {
+
+  /*!npk x between 0 and 1 */
+  /*!npk y between 4 and 5 */
+
+  z = 2*x*x - 3*y + 6;
+
+}

abstract_interpreter/tests/03.c

@@ -0,0 +1,24 @@
+
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpretation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficultes que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Caclul arithmetique 3. Division.                                */
+/* On cherche ici a tester les fonctions arithmetiques des domaine */
+/* abstraits. Attention a la maniere de gerer les divisions par 0  */
+/*******************************************************************/
+
+int x,y,z,t;
+
+void main() {
+
+  /*!npk x between 2 and 3 */
+  /*!npk y between 4 and 5 */
+
+  t = x-x;
+  z = (3*y*y+x)/t;
+
+}

abstract_interpreter/tests/04.c

@@ -0,0 +1,21 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'études pour le projet du cours d'interprétation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Une boucle pas si simple.                                       */
+/* N'oubliez pas que sur la plupart des architectures, les entiers */
+/* sont codes sur 32 bits                                          */
+/*******************************************************************/
+
+int x;
+int i;
+
+void main() 
+{
+  x = 2147483640;
+  i = 1000;
+  x = x+i;
+}

abstract_interpreter/tests/05.c

@@ -0,0 +1,26 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpretation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Branchement conditionnel 0. Valeur absolue.                     */
+/* On cherche ici a tester les fonctions de transfert liees aux    */
+/* test abstraits. On doit pouvoir prouver que y est positif en    */
+/* en sortie du programme.                                         */
+/*******************************************************************/
+
+int x,y;
+
+void main() {
+
+  /*!npk x between 1 and 7 */
+  x=x-2;
+
+  if (x < 0)
+	y=-x;	
+  else
+    y = x;
+
+}

abstract_interpreter/tests/06.c

@@ -0,0 +1,32 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpretation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Branchement conditionnel 1.                                     */
+/* On cherche ici a tester les fonctions de transfert liees aux    */
+/* test abstraits.                                                 */
+/*******************************************************************/
+
+int i,j;
+int x,y,z;
+
+void main() {
+
+  /*!npk x between 1 and 5 */
+
+  z = 1;
+  j = 1;
+
+  if (i < 0)
+    j = 15/i;
+
+  if (x > 0)
+  {
+    y = 1/x;
+    z = x;
+  }
+
+}

abstract_interpreter/tests/07.c

@@ -0,0 +1,31 @@
+/*******************************************************************/
+/* Cas d'etudes pour le projet du cours d'interpretation abstraite */
+/* Ecrit par Olivier Bouissou ([email protected])            */
+/* Le but de ces cas d'etudes est de vous permettre de tester      */
+/* votre projet sur des exemples de programmes contenant chacun    */
+/* une difficulte que vous devriez rencontrer.                     */
+/*******************************************************************/
+/* Branchement conditionnel 2. Expression dans les tests.          */
+/* On cherche ici a tester les fonctions de transfert liees aux    */
+/* test abstraits. On doit avoir, a la fin, t=1.                   */
+/*******************************************************************/
+
+
+int x,y,z,t;
+
+void main() {
+
+  /*!npk x between 1 and 5 */
+  /*!npk y between 2 and 10 */
+
+
+	if ( x < y)
+		z=x*x;
+	else
+		z=y*y;
+
+	if (z<=x*y)
+		t=1;
+	else 
+		t=0;
+}