]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libsyntax/print/pp.rs
Auto merge of #22541 - Manishearth:rollup, r=Gankro
[rust.git] / src / libsyntax / print / pp.rs
1 // Copyright 2012 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! This pretty-printer is a direct reimplementation of Philip Karlton's
12 //! Mesa pretty-printer, as described in appendix A of
13 //!
14 //!     STAN-CS-79-770: "Pretty Printing", by Derek C. Oppen.
15 //!     Stanford Department of Computer Science, 1979.
16 //!
17 //! The algorithm's aim is to break a stream into as few lines as possible
18 //! while respecting the indentation-consistency requirements of the enclosing
19 //! block, and avoiding breaking at silly places on block boundaries, for
20 //! example, between "x" and ")" in "x)".
21 //!
22 //! I am implementing this algorithm because it comes with 20 pages of
23 //! documentation explaining its theory, and because it addresses the set of
24 //! concerns I've seen other pretty-printers fall down on. Weirdly. Even though
25 //! it's 32 years old. What can I say?
26 //!
27 //! Despite some redundancies and quirks in the way it's implemented in that
28 //! paper, I've opted to keep the implementation here as similar as I can,
29 //! changing only what was blatantly wrong, a typo, or sufficiently
30 //! non-idiomatic rust that it really stuck out.
31 //!
32 //! In particular you'll see a certain amount of churn related to INTEGER vs.
33 //! CARDINAL in the Mesa implementation. Mesa apparently interconverts the two
34 //! somewhat readily? In any case, I've used usize for indices-in-buffers and
35 //! ints for character-sizes-and-indentation-offsets. This respects the need
36 //! for ints to "go negative" while carrying a pending-calculation balance, and
37 //! helps differentiate all the numbers flying around internally (slightly).
38 //!
39 //! I also inverted the indentation arithmetic used in the print stack, since
40 //! the Mesa implementation (somewhat randomly) stores the offset on the print
41 //! stack in terms of margin-col rather than col itself. I store col.
42 //!
43 //! I also implemented a small change in the String token, in that I store an
44 //! explicit length for the string. For most tokens this is just the length of
45 //! the accompanying string. But it's necessary to permit it to differ, for
46 //! encoding things that are supposed to "go on their own line" -- certain
47 //! classes of comment and blank-line -- where relying on adjacent
48 //! hardbreak-like Break tokens with long blankness indication doesn't actually
49 //! work. To see why, consider when there is a "thing that should be on its own
50 //! line" between two long blocks, say functions. If you put a hardbreak after
51 //! each function (or before each) and the breaking algorithm decides to break
52 //! there anyways (because the functions themselves are long) you wind up with
53 //! extra blank lines. If you don't put hardbreaks you can wind up with the
54 //! "thing which should be on its own line" not getting its own line in the
55 //! rare case of "really small functions" or such. This re-occurs with comments
56 //! and explicit blank lines. So in those cases we use a string with a payload
57 //! we want isolated to a line and an explicit length that's huge, surrounded
58 //! by two zero-length breaks. The algorithm will try its best to fit it on a
59 //! line (which it can't) and so naturally place the content on its own line to
60 //! avoid combining it with other lines and making matters even worse.
61
62 use std::old_io;
63 use std::string;
64 use std::iter::repeat;
65
66 #[derive(Clone, Copy, PartialEq)]
67 pub enum Breaks {
68     Consistent,
69     Inconsistent,
70 }
71
72 #[derive(Clone, Copy)]
73 pub struct BreakToken {
74     offset: isize,
75     blank_space: isize
76 }
77
78 #[derive(Clone, Copy)]
79 pub struct BeginToken {
80     offset: isize,
81     breaks: Breaks
82 }
83
84 #[derive(Clone)]
85 pub enum Token {
86     String(String, isize),
87     Break(BreakToken),
88     Begin(BeginToken),
89     End,
90     Eof,
91 }
92
93 impl Token {
94     pub fn is_eof(&self) -> bool {
95         match *self {
96             Token::Eof => true,
97             _ => false,
98         }
99     }
100
101     pub fn is_hardbreak_tok(&self) -> bool {
102         match *self {
103             Token::Break(BreakToken {
104                 offset: 0,
105                 blank_space: bs
106             }) if bs == SIZE_INFINITY =>
107                 true,
108             _ =>
109                 false
110         }
111     }
112 }
113
114 pub fn tok_str(token: &Token) -> String {
115     match *token {
116         Token::String(ref s, len) => format!("STR({},{})", s, len),
117         Token::Break(_) => "BREAK".to_string(),
118         Token::Begin(_) => "BEGIN".to_string(),
119         Token::End => "END".to_string(),
120         Token::Eof => "EOF".to_string()
121     }
122 }
123
124 pub fn buf_str(toks: &[Token],
125                szs: &[isize],
126                left: usize,
127                right: usize,
128                lim: usize)
129                -> String {
130     let n = toks.len();
131     assert_eq!(n, szs.len());
132     let mut i = left;
133     let mut l = lim;
134     let mut s = string::String::from_str("[");
135     while i != right && l != 0 {
136         l -= 1;
137         if i != left {
138             s.push_str(", ");
139         }
140         s.push_str(&format!("{}={}",
141                            szs[i],
142                            tok_str(&toks[i]))[]);
143         i += 1;
144         i %= n;
145     }
146     s.push(']');
147     s
148 }
149
150 #[derive(Copy)]
151 pub enum PrintStackBreak {
152     Fits,
153     Broken(Breaks),
154 }
155
156 #[derive(Copy)]
157 pub struct PrintStackElem {
158     offset: isize,
159     pbreak: PrintStackBreak
160 }
161
162 static SIZE_INFINITY: isize = 0xffff;
163
164 pub fn mk_printer(out: Box<old_io::Writer+'static>, linewidth: usize) -> Printer {
165     // Yes 3, it makes the ring buffers big enough to never
166     // fall behind.
167     let n: usize = 3 * linewidth;
168     debug!("mk_printer {}", linewidth);
169     let token: Vec<Token> = repeat(Token::Eof).take(n).collect();
170     let size: Vec<isize> = repeat(0).take(n).collect();
171     let scan_stack: Vec<usize> = repeat(0).take(n).collect();
172     Printer {
173         out: out,
174         buf_len: n,
175         margin: linewidth as isize,
176         space: linewidth as isize,
177         left: 0,
178         right: 0,
179         token: token,
180         size: size,
181         left_total: 0,
182         right_total: 0,
183         scan_stack: scan_stack,
184         scan_stack_empty: true,
185         top: 0,
186         bottom: 0,
187         print_stack: Vec::new(),
188         pending_indentation: 0
189     }
190 }
191
192
193 /// In case you do not have the paper, here is an explanation of what's going
194 /// on.
195 ///
196 /// There is a stream of input tokens flowing through this printer.
197 ///
198 /// The printer buffers up to 3N tokens inside itself, where N is linewidth.
199 /// Yes, linewidth is chars and tokens are multi-char, but in the worst
200 /// case every token worth buffering is 1 char long, so it's ok.
201 ///
202 /// Tokens are String, Break, and Begin/End to delimit blocks.
203 ///
204 /// Begin tokens can carry an offset, saying "how far to indent when you break
205 /// inside here", as well as a flag indicating "consistent" or "inconsistent"
206 /// breaking. Consistent breaking means that after the first break, no attempt
207 /// will be made to flow subsequent breaks together onto lines. Inconsistent
208 /// is the opposite. Inconsistent breaking example would be, say:
209 ///
210 ///  foo(hello, there, good, friends)
211 ///
212 /// breaking inconsistently to become
213 ///
214 ///  foo(hello, there
215 ///      good, friends);
216 ///
217 /// whereas a consistent breaking would yield:
218 ///
219 ///  foo(hello,
220 ///      there
221 ///      good,
222 ///      friends);
223 ///
224 /// That is, in the consistent-break blocks we value vertical alignment
225 /// more than the ability to cram stuff onto a line. But in all cases if it
226 /// can make a block a one-liner, it'll do so.
227 ///
228 /// Carrying on with high-level logic:
229 ///
230 /// The buffered tokens go through a ring-buffer, 'tokens'. The 'left' and
231 /// 'right' indices denote the active portion of the ring buffer as well as
232 /// describing hypothetical points-in-the-infinite-stream at most 3N tokens
233 /// apart (i.e. "not wrapped to ring-buffer boundaries"). The paper will switch
234 /// between using 'left' and 'right' terms to denote the wrapped-to-ring-buffer
235 /// and point-in-infinite-stream senses freely.
236 ///
237 /// There is a parallel ring buffer, 'size', that holds the calculated size of
238 /// each token. Why calculated? Because for Begin/End pairs, the "size"
239 /// includes everything between the pair. That is, the "size" of Begin is
240 /// actually the sum of the sizes of everything between Begin and the paired
241 /// End that follows. Since that is arbitrarily far in the future, 'size' is
242 /// being rewritten regularly while the printer runs; in fact most of the
243 /// machinery is here to work out 'size' entries on the fly (and give up when
244 /// they're so obviously over-long that "infinity" is a good enough
245 /// approximation for purposes of line breaking).
246 ///
247 /// The "input side" of the printer is managed as an abstract process called
248 /// SCAN, which uses 'scan_stack', 'scan_stack_empty', 'top' and 'bottom', to
249 /// manage calculating 'size'. SCAN is, in other words, the process of
250 /// calculating 'size' entries.
251 ///
252 /// The "output side" of the printer is managed by an abstract process called
253 /// PRINT, which uses 'print_stack', 'margin' and 'space' to figure out what to
254 /// do with each token/size pair it consumes as it goes. It's trying to consume
255 /// the entire buffered window, but can't output anything until the size is >=
256 /// 0 (sizes are set to negative while they're pending calculation).
257 ///
258 /// So SCAN takes input and buffers tokens and pending calculations, while
259 /// PRINT gobbles up completed calculations and tokens from the buffer. The
260 /// theory is that the two can never get more than 3N tokens apart, because
261 /// once there's "obviously" too much data to fit on a line, in a size
262 /// calculation, SCAN will write "infinity" to the size and let PRINT consume
263 /// it.
264 ///
265 /// In this implementation (following the paper, again) the SCAN process is
266 /// the method called 'pretty_print', and the 'PRINT' process is the method
267 /// called 'print'.
268 pub struct Printer {
269     pub out: Box<old_io::Writer+'static>,
270     buf_len: usize,
271     /// Width of lines we're constrained to
272     margin: isize,
273     /// Number of spaces left on line
274     space: isize,
275     /// Index of left side of input stream
276     left: usize,
277     /// Index of right side of input stream
278     right: usize,
279     /// Ring-buffer stream goes through
280     token: Vec<Token> ,
281     /// Ring-buffer of calculated sizes
282     size: Vec<isize> ,
283     /// Running size of stream "...left"
284     left_total: isize,
285     /// Running size of stream "...right"
286     right_total: isize,
287     /// Pseudo-stack, really a ring too. Holds the
288     /// primary-ring-buffers index of the Begin that started the
289     /// current block, possibly with the most recent Break after that
290     /// Begin (if there is any) on top of it. Stuff is flushed off the
291     /// bottom as it becomes irrelevant due to the primary ring-buffer
292     /// advancing.
293     scan_stack: Vec<usize> ,
294     /// Top==bottom disambiguator
295     scan_stack_empty: bool,
296     /// Index of top of scan_stack
297     top: usize,
298     /// Index of bottom of scan_stack
299     bottom: usize,
300     /// Stack of blocks-in-progress being flushed by print
301     print_stack: Vec<PrintStackElem> ,
302     /// Buffered indentation to avoid writing trailing whitespace
303     pending_indentation: isize,
304 }
305
306 impl Printer {
307     pub fn last_token(&mut self) -> Token {
308         self.token[self.right].clone()
309     }
310     // be very careful with this!
311     pub fn replace_last_token(&mut self, t: Token) {
312         self.token[self.right] = t;
313     }
314     pub fn pretty_print(&mut self, token: Token) -> old_io::IoResult<()> {
315         debug!("pp ~[{},{}]", self.left, self.right);
316         match token {
317           Token::Eof => {
318             if !self.scan_stack_empty {
319                 self.check_stack(0);
320                 try!(self.advance_left());
321             }
322             self.indent(0);
323             Ok(())
324           }
325           Token::Begin(b) => {
326             if self.scan_stack_empty {
327                 self.left_total = 1;
328                 self.right_total = 1;
329                 self.left = 0;
330                 self.right = 0;
331             } else { self.advance_right(); }
332             debug!("pp Begin({})/buffer ~[{},{}]",
333                    b.offset, self.left, self.right);
334             self.token[self.right] = token;
335             self.size[self.right] = -self.right_total;
336             let right = self.right;
337             self.scan_push(right);
338             Ok(())
339           }
340           Token::End => {
341             if self.scan_stack_empty {
342                 debug!("pp End/print ~[{},{}]", self.left, self.right);
343                 self.print(token, 0)
344             } else {
345                 debug!("pp End/buffer ~[{},{}]", self.left, self.right);
346                 self.advance_right();
347                 self.token[self.right] = token;
348                 self.size[self.right] = -1;
349                 let right = self.right;
350                 self.scan_push(right);
351                 Ok(())
352             }
353           }
354           Token::Break(b) => {
355             if self.scan_stack_empty {
356                 self.left_total = 1;
357                 self.right_total = 1;
358                 self.left = 0;
359                 self.right = 0;
360             } else { self.advance_right(); }
361             debug!("pp Break({})/buffer ~[{},{}]",
362                    b.offset, self.left, self.right);
363             self.check_stack(0);
364             let right = self.right;
365             self.scan_push(right);
366             self.token[self.right] = token;
367             self.size[self.right] = -self.right_total;
368             self.right_total += b.blank_space;
369             Ok(())
370           }
371           Token::String(s, len) => {
372             if self.scan_stack_empty {
373                 debug!("pp String('{}')/print ~[{},{}]",
374                        s, self.left, self.right);
375                 self.print(Token::String(s, len), len)
376             } else {
377                 debug!("pp String('{}')/buffer ~[{},{}]",
378                        s, self.left, self.right);
379                 self.advance_right();
380                 self.token[self.right] = Token::String(s, len);
381                 self.size[self.right] = len;
382                 self.right_total += len;
383                 self.check_stream()
384             }
385           }
386         }
387     }
388     pub fn check_stream(&mut self) -> old_io::IoResult<()> {
389         debug!("check_stream ~[{}, {}] with left_total={}, right_total={}",
390                self.left, self.right, self.left_total, self.right_total);
391         if self.right_total - self.left_total > self.space {
392             debug!("scan window is {}, longer than space on line ({})",
393                    self.right_total - self.left_total, self.space);
394             if !self.scan_stack_empty {
395                 if self.left == self.scan_stack[self.bottom] {
396                     debug!("setting {} to infinity and popping", self.left);
397                     let scanned = self.scan_pop_bottom();
398                     self.size[scanned] = SIZE_INFINITY;
399                 }
400             }
401             try!(self.advance_left());
402             if self.left != self.right {
403                 try!(self.check_stream());
404             }
405         }
406         Ok(())
407     }
408     pub fn scan_push(&mut self, x: usize) {
409         debug!("scan_push {}", x);
410         if self.scan_stack_empty {
411             self.scan_stack_empty = false;
412         } else {
413             self.top += 1;
414             self.top %= self.buf_len;
415             assert!((self.top != self.bottom));
416         }
417         self.scan_stack[self.top] = x;
418     }
419     pub fn scan_pop(&mut self) -> usize {
420         assert!((!self.scan_stack_empty));
421         let x = self.scan_stack[self.top];
422         if self.top == self.bottom {
423             self.scan_stack_empty = true;
424         } else {
425             self.top += self.buf_len - 1; self.top %= self.buf_len;
426         }
427         return x;
428     }
429     pub fn scan_top(&mut self) -> usize {
430         assert!((!self.scan_stack_empty));
431         return self.scan_stack[self.top];
432     }
433     pub fn scan_pop_bottom(&mut self) -> usize {
434         assert!((!self.scan_stack_empty));
435         let x = self.scan_stack[self.bottom];
436         if self.top == self.bottom {
437             self.scan_stack_empty = true;
438         } else {
439             self.bottom += 1; self.bottom %= self.buf_len;
440         }
441         return x;
442     }
443     pub fn advance_right(&mut self) {
444         self.right += 1;
445         self.right %= self.buf_len;
446         assert!((self.right != self.left));
447     }
448     pub fn advance_left(&mut self) -> old_io::IoResult<()> {
449         debug!("advance_left ~[{},{}], sizeof({})={}", self.left, self.right,
450                self.left, self.size[self.left]);
451
452         let mut left_size = self.size[self.left];
453
454         while left_size >= 0 {
455             let left = self.token[self.left].clone();
456
457             let len = match left {
458                 Token::Break(b) => b.blank_space,
459                 Token::String(_, len) => {
460                     assert_eq!(len, left_size);
461                     len
462                 }
463                 _ => 0
464             };
465
466             try!(self.print(left, left_size));
467
468             self.left_total += len;
469
470             if self.left == self.right {
471                 break;
472             }
473
474             self.left += 1;
475             self.left %= self.buf_len;
476
477             left_size = self.size[self.left];
478         }
479
480         Ok(())
481     }
482     pub fn check_stack(&mut self, k: isize) {
483         if !self.scan_stack_empty {
484             let x = self.scan_top();
485             match self.token[x] {
486                 Token::Begin(_) => {
487                     if k > 0 {
488                         let popped = self.scan_pop();
489                         self.size[popped] = self.size[x] + self.right_total;
490                         self.check_stack(k - 1);
491                     }
492                 }
493                 Token::End => {
494                     // paper says + not =, but that makes no sense.
495                     let popped = self.scan_pop();
496                     self.size[popped] = 1;
497                     self.check_stack(k + 1);
498                 }
499                 _ => {
500                     let popped = self.scan_pop();
501                     self.size[popped] = self.size[x] + self.right_total;
502                     if k > 0 {
503                         self.check_stack(k);
504                     }
505                 }
506             }
507         }
508     }
509     pub fn print_newline(&mut self, amount: isize) -> old_io::IoResult<()> {
510         debug!("NEWLINE {}", amount);
511         let ret = write!(self.out, "\n");
512         self.pending_indentation = 0;
513         self.indent(amount);
514         return ret;
515     }
516     pub fn indent(&mut self, amount: isize) {
517         debug!("INDENT {}", amount);
518         self.pending_indentation += amount;
519     }
520     pub fn get_top(&mut self) -> PrintStackElem {
521         let print_stack = &mut self.print_stack;
522         let n = print_stack.len();
523         if n != 0 {
524             (*print_stack)[n - 1]
525         } else {
526             PrintStackElem {
527                 offset: 0,
528                 pbreak: PrintStackBreak::Broken(Breaks::Inconsistent)
529             }
530         }
531     }
532     pub fn print_str(&mut self, s: &str) -> old_io::IoResult<()> {
533         while self.pending_indentation > 0 {
534             try!(write!(self.out, " "));
535             self.pending_indentation -= 1;
536         }
537         write!(self.out, "{}", s)
538     }
539     pub fn print(&mut self, token: Token, l: isize) -> old_io::IoResult<()> {
540         debug!("print {} {} (remaining line space={})", tok_str(&token), l,
541                self.space);
542         debug!("{}", buf_str(&self.token,
543                              &self.size,
544                              self.left,
545                              self.right,
546                              6));
547         match token {
548           Token::Begin(b) => {
549             if l > self.space {
550                 let col = self.margin - self.space + b.offset;
551                 debug!("print Begin -> push broken block at col {}", col);
552                 self.print_stack.push(PrintStackElem {
553                     offset: col,
554                     pbreak: PrintStackBreak::Broken(b.breaks)
555                 });
556             } else {
557                 debug!("print Begin -> push fitting block");
558                 self.print_stack.push(PrintStackElem {
559                     offset: 0,
560                     pbreak: PrintStackBreak::Fits
561                 });
562             }
563             Ok(())
564           }
565           Token::End => {
566             debug!("print End -> pop End");
567             let print_stack = &mut self.print_stack;
568             assert!((print_stack.len() != 0));
569             print_stack.pop().unwrap();
570             Ok(())
571           }
572           Token::Break(b) => {
573             let top = self.get_top();
574             match top.pbreak {
575               PrintStackBreak::Fits => {
576                 debug!("print Break({}) in fitting block", b.blank_space);
577                 self.space -= b.blank_space;
578                 self.indent(b.blank_space);
579                 Ok(())
580               }
581               PrintStackBreak::Broken(Breaks::Consistent) => {
582                 debug!("print Break({}+{}) in consistent block",
583                        top.offset, b.offset);
584                 let ret = self.print_newline(top.offset + b.offset);
585                 self.space = self.margin - (top.offset + b.offset);
586                 ret
587               }
588               PrintStackBreak::Broken(Breaks::Inconsistent) => {
589                 if l > self.space {
590                     debug!("print Break({}+{}) w/ newline in inconsistent",
591                            top.offset, b.offset);
592                     let ret = self.print_newline(top.offset + b.offset);
593                     self.space = self.margin - (top.offset + b.offset);
594                     ret
595                 } else {
596                     debug!("print Break({}) w/o newline in inconsistent",
597                            b.blank_space);
598                     self.indent(b.blank_space);
599                     self.space -= b.blank_space;
600                     Ok(())
601                 }
602               }
603             }
604           }
605           Token::String(s, len) => {
606             debug!("print String({})", s);
607             assert_eq!(l, len);
608             // assert!(l <= space);
609             self.space -= len;
610             self.print_str(&s[..])
611           }
612           Token::Eof => {
613             // Eof should never get here.
614             panic!();
615           }
616         }
617     }
618 }
619
620 // Convenience functions to talk to the printer.
621 //
622 // "raw box"
623 pub fn rbox(p: &mut Printer, indent: usize, b: Breaks) -> old_io::IoResult<()> {
624     p.pretty_print(Token::Begin(BeginToken {
625         offset: indent as isize,
626         breaks: b
627     }))
628 }
629
630 pub fn ibox(p: &mut Printer, indent: usize) -> old_io::IoResult<()> {
631     rbox(p, indent, Breaks::Inconsistent)
632 }
633
634 pub fn cbox(p: &mut Printer, indent: usize) -> old_io::IoResult<()> {
635     rbox(p, indent, Breaks::Consistent)
636 }
637
638 pub fn break_offset(p: &mut Printer, n: usize, off: isize) -> old_io::IoResult<()> {
639     p.pretty_print(Token::Break(BreakToken {
640         offset: off,
641         blank_space: n as isize
642     }))
643 }
644
645 pub fn end(p: &mut Printer) -> old_io::IoResult<()> {
646     p.pretty_print(Token::End)
647 }
648
649 pub fn eof(p: &mut Printer) -> old_io::IoResult<()> {
650     p.pretty_print(Token::Eof)
651 }
652
653 pub fn word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> old_io::IoResult<()> {
654     p.pretty_print(Token::String(/* bad */ wrd.to_string(), wrd.len() as isize))
655 }
656
657 pub fn huge_word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> old_io::IoResult<()> {
658     p.pretty_print(Token::String(/* bad */ wrd.to_string(), SIZE_INFINITY))
659 }
660
661 pub fn zero_word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> old_io::IoResult<()> {
662     p.pretty_print(Token::String(/* bad */ wrd.to_string(), 0))
663 }
664
665 pub fn spaces(p: &mut Printer, n: usize) -> old_io::IoResult<()> {
666     break_offset(p, n, 0)
667 }
668
669 pub fn zerobreak(p: &mut Printer) -> old_io::IoResult<()> {
670     spaces(p, 0)
671 }
672
673 pub fn space(p: &mut Printer) -> old_io::IoResult<()> {
674     spaces(p, 1)
675 }
676
677 pub fn hardbreak(p: &mut Printer) -> old_io::IoResult<()> {
678     spaces(p, SIZE_INFINITY as usize)
679 }
680
681 pub fn hardbreak_tok_offset(off: isize) -> Token {
682     Token::Break(BreakToken {offset: off, blank_space: SIZE_INFINITY})
683 }
684
685 pub fn hardbreak_tok() -> Token {
686     hardbreak_tok_offset(0)
687 }