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SX bytecode compiler working: all core expressions compile correctly

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Fixed compiler.sx: hex literals → decimal (Python parser compat),
variadic subtraction → nested binary ops.

Verified compilation of:
  (+ 1 2)           → CONST 1; CONST 2; CALL_PRIM "+" 2; RETURN
  (if (> x 0) ...)  → JMP_FALSE with correct offset patching
  (let ((x 1)) ...) → LOCAL_SET/GET with slot indices (no hash)
  (define f (fn))    → CLOSURE with nested bytecode + pool

The compiler resolves all variable references at compile time:
  - let bindings → LOCAL_GET/SET with numeric slot
  - fn params → LOCAL_GET with numeric slot
  - globals/primitives → GLOBAL_GET / CALL_PRIM
  - tail calls → TAIL_CALL (not yet wired to VM)

Next: wire compiled code into OCaml VM and benchmark vs CEK.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
giles
2026-03-19 18:43:30 +00:00
parent 40d0f1a438
commit c8533181ab
2 changed files with 122 additions and 123 deletions
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88
spec/compiler.sx
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@@ -116,7 +116,7 @@
(define emit-const
(fn (em value)
(let ((idx (pool-add (get em "pool") value)))
(emit-op em 0x01) ;; OP_CONST
(emit-op em 1) ;; OP_CONST
(emit-u16 em idx))))
(define current-offset
@@ -143,7 +143,7 @@
(cond
;; Nil
(nil? expr)
(emit-op em 0x02) ;; OP_NIL
(emit-op em 2) ;; OP_NIL
;; Number
(= (type-of expr) "number")
@@ -155,7 +155,7 @@
;; Boolean
(= (type-of expr) "boolean")
(emit-op em (if expr 0x03 0x04)) ;; OP_TRUE / OP_FALSE
(emit-op em (if expr 3 4)) ;; OP_TRUE / OP_FALSE
;; Keyword
(= (type-of expr) "keyword")
@@ -168,7 +168,7 @@
;; List — dispatch on head
(= (type-of expr) "list")
(if (empty? expr)
(do (emit-op em 0x40) (emit-u16 em 0)) ;; OP_LIST 0
(do (emit-op em 64) (emit-u16 em 0)) ;; OP_LIST 0
(compile-list em expr scope tail?))
;; Dict literal
@@ -185,15 +185,15 @@
(let ((resolved (scope-resolve scope name)))
(cond
(= (get resolved "type") "local")
(do (emit-op em 0x10) ;; OP_LOCAL_GET
(do (emit-op em 16) ;; OP_LOCAL_GET
(emit-byte em (get resolved "index")))
(= (get resolved "type") "upvalue")
(do (emit-op em 0x12) ;; OP_UPVALUE_GET
(do (emit-op em 18) ;; OP_UPVALUE_GET
(emit-byte em (get resolved "index")))
:else
;; Global or primitive
(let ((idx (pool-add (get em "pool") name)))
(emit-op em 0x14) ;; OP_GLOBAL_GET
(emit-op em 20) ;; OP_GLOBAL_GET
(emit-u16 em idx))))))
@@ -205,7 +205,7 @@
(emit-const em k)
(compile-expr em (get expr k) scope false))
ks)
(emit-op em 0x41) ;; OP_DICT
(emit-op em 65) ;; OP_DICT
(emit-u16 em count))))
@@ -254,23 +254,23 @@
;; Compile test
(compile-expr em test scope false)
;; Jump if false to else
(emit-op em 0x21) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(emit-op em 33) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(let ((else-jump (current-offset em)))
(emit-i16 em 0) ;; placeholder
;; Compile then (in tail position if if is)
(compile-expr em then-expr scope tail?)
;; Jump over else
(emit-op em 0x20) ;; OP_JUMP
(emit-op em 32) ;; OP_JUMP
(let ((end-jump (current-offset em)))
(emit-i16 em 0) ;; placeholder
;; Patch else jump
(patch-i16 em else-jump (- (current-offset em) else-jump -2))
(patch-i16 em else-jump (- (current-offset em) (+ else-jump 2)))
;; Compile else
(if (nil? else-expr)
(emit-op em 0x02) ;; OP_NIL
(emit-op em 2) ;; OP_NIL
(compile-expr em else-expr scope tail?))
;; Patch end jump
(patch-i16 em end-jump (- (current-offset em) end-jump -2)))))))
(patch-i16 em end-jump (- (current-offset em) (+ end-jump 2))))))))
(define compile-when
@@ -278,61 +278,61 @@
(let ((test (first args))
(body (rest args)))
(compile-expr em test scope false)
(emit-op em 0x21) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(emit-op em 33) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(let ((skip-jump (current-offset em)))
(emit-i16 em 0)
(compile-begin em body scope tail?)
(emit-op em 0x20) ;; OP_JUMP
(emit-op em 32) ;; OP_JUMP
(let ((end-jump (current-offset em)))
(emit-i16 em 0)
(patch-i16 em skip-jump (- (current-offset em) skip-jump -2))
(emit-op em 0x02) ;; OP_NIL
(patch-i16 em end-jump (- (current-offset em) end-jump -2)))))))
(patch-i16 em skip-jump (- (current-offset em) (+ skip-jump 2)))
(emit-op em 2) ;; OP_NIL
(patch-i16 em end-jump (- (current-offset em) (+ end-jump 2))))))))
(define compile-and
(fn (em args scope tail?)
(if (empty? args)
(emit-op em 0x03) ;; OP_TRUE
(emit-op em 3) ;; OP_TRUE
(if (= (len args) 1)
(compile-expr em (first args) scope tail?)
(do
(compile-expr em (first args) scope false)
(emit-op em 0x06) ;; OP_DUP
(emit-op em 0x21) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(emit-op em 6) ;; OP_DUP
(emit-op em 33) ;; OP_JUMP_IF_FALSE
(let ((skip (current-offset em)))
(emit-i16 em 0)
(emit-op em 0x05) ;; OP_POP (discard duplicated truthy)
(emit-op em 5) ;; OP_POP (discard duplicated truthy)
(compile-and em (rest args) scope tail?)
(patch-i16 em skip (- (current-offset em) skip -2))))))))
(patch-i16 em skip (- (current-offset em) (+ skip 2)))))))))
(define compile-or
(fn (em args scope tail?)
(if (empty? args)
(emit-op em 0x04) ;; OP_FALSE
(emit-op em 4) ;; OP_FALSE
(if (= (len args) 1)
(compile-expr em (first args) scope tail?)
(do
(compile-expr em (first args) scope false)
(emit-op em 0x06) ;; OP_DUP
(emit-op em 0x22) ;; OP_JUMP_IF_TRUE
(emit-op em 6) ;; OP_DUP
(emit-op em 34) ;; OP_JUMP_IF_TRUE
(let ((skip (current-offset em)))
(emit-i16 em 0)
(emit-op em 0x05) ;; OP_POP
(emit-op em 5) ;; OP_POP
(compile-or em (rest args) scope tail?)
(patch-i16 em skip (- (current-offset em) skip -2))))))))
(patch-i16 em skip (- (current-offset em) (+ skip 2)))))))))
(define compile-begin
(fn (em exprs scope tail?)
(if (empty? exprs)
(emit-op em 0x02) ;; OP_NIL
(emit-op em 2) ;; OP_NIL
(if (= (len exprs) 1)
(compile-expr em (first exprs) scope tail?)
(do
(compile-expr em (first exprs) scope false)
(emit-op em 0x05) ;; OP_POP
(emit-op em 5) ;; OP_POP
(compile-begin em (rest exprs) scope tail?))))))
@@ -349,7 +349,7 @@
(value (nth binding 1))
(slot (scope-define-local let-scope name)))
(compile-expr em value let-scope false)
(emit-op em 0x11) ;; OP_LOCAL_SET
(emit-op em 17) ;; OP_LOCAL_SET
(emit-byte em slot)))
bindings)
;; Compile body in let scope
@@ -371,14 +371,14 @@
params)
;; Compile body
(compile-begin fn-em body fn-scope true) ;; tail position
(emit-op fn-em 0x32) ;; OP_RETURN
(emit-op fn-em 50) ;; OP_RETURN
;; Add code object to parent constant pool
(let ((code {:arity (len (get fn-scope "locals"))
:bytecode (get fn-em "bytecode")
:pool (get fn-em "pool")
:upvalues (get fn-scope "upvalues")})
(code-idx (pool-add (get em "pool") code)))
(emit-op em 0x33) ;; OP_CLOSURE
(emit-op em 51) ;; OP_CLOSURE
(emit-u16 em code-idx)))))
@@ -391,7 +391,7 @@
(value (nth args 1))
(name-idx (pool-add (get em "pool") name)))
(compile-expr em value scope false)
(emit-op em 0x80) ;; OP_DEFINE
(emit-op em 128) ;; OP_DEFINE
(emit-u16 em name-idx))))
@@ -405,21 +405,21 @@
(compile-expr em value scope false)
(cond
(= (get resolved "type") "local")
(do (emit-op em 0x11) ;; OP_LOCAL_SET
(do (emit-op em 17) ;; OP_LOCAL_SET
(emit-byte em (get resolved "index")))
(= (get resolved "type") "upvalue")
(do (emit-op em 0x13) ;; OP_UPVALUE_SET
(do (emit-op em 19) ;; OP_UPVALUE_SET
(emit-byte em (get resolved "index")))
:else
(let ((idx (pool-add (get em "pool") name)))
(emit-op em 0x15) ;; OP_GLOBAL_SET
(emit-op em 21) ;; OP_GLOBAL_SET
(emit-u16 em idx))))))
(define compile-quote
(fn (em args)
(if (empty? args)
(emit-op em 0x02) ;; OP_NIL
(emit-op em 2) ;; OP_NIL
(emit-const em (first args)))))
@@ -440,7 +440,7 @@
(let ((name (symbol-name head))
(name-idx (pool-add (get em "pool") name)))
(for-each (fn (a) (compile-expr em a scope false)) args)
(emit-op em 0x34) ;; OP_CALL_PRIM
(emit-op em 52) ;; OP_CALL_PRIM
(emit-u16 em name-idx)
(emit-byte em (len args)))
;; General call
@@ -448,9 +448,9 @@
(compile-expr em head scope false)
(for-each (fn (a) (compile-expr em a scope false)) args)
(if tail?
(do (emit-op em 0x31) ;; OP_TAIL_CALL
(do (emit-op em 49) ;; OP_TAIL_CALL
(emit-byte em (len args)))
(do (emit-op em 0x30) ;; OP_CALL
(do (emit-op em 48) ;; OP_CALL
(emit-byte em (len args)))))))))
@@ -464,7 +464,7 @@
(let ((em (make-emitter))
(scope (make-scope nil)))
(compile-expr em expr scope false)
(emit-op em 0x32) ;; OP_RETURN
(emit-op em 50) ;; OP_RETURN
{:bytecode (get em "bytecode")
:pool (get em "pool")})))
@@ -475,10 +475,10 @@
(scope (make-scope nil)))
(for-each (fn (expr)
(compile-expr em expr scope false)
(emit-op em 0x05)) ;; OP_POP between top-level exprs
(emit-op em 5)) ;; OP_POP between top-level exprs
(init exprs))
;; Last expression's value is the module result
(compile-expr em (last exprs) scope false)
(emit-op em 0x32) ;; OP_RETURN
(emit-op em 50) ;; OP_RETURN
{:bytecode (get em "bytecode")
:pool (get em "pool")})))