]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libsyntax/print/pp.rs
Rollup merge of #39604 - est31:i128_tests, r=alexcrichton
[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 //! ````ignore
15 //! STAN-CS-79-770: "Pretty Printing", by Derek C. Oppen.
16 //! Stanford Department of Computer Science, 1979.
17 //! ````
18 //!
19 //! The algorithm's aim is to break a stream into as few lines as possible
20 //! while respecting the indentation-consistency requirements of the enclosing
21 //! block, and avoiding breaking at silly places on block boundaries, for
22 //! example, between "x" and ")" in "x)".
23 //!
24 //! I am implementing this algorithm because it comes with 20 pages of
25 //! documentation explaining its theory, and because it addresses the set of
26 //! concerns I've seen other pretty-printers fall down on. Weirdly. Even though
27 //! it's 32 years old. What can I say?
28 //!
29 //! Despite some redundancies and quirks in the way it's implemented in that
30 //! paper, I've opted to keep the implementation here as similar as I can,
31 //! changing only what was blatantly wrong, a typo, or sufficiently
32 //! non-idiomatic rust that it really stuck out.
33 //!
34 //! In particular you'll see a certain amount of churn related to INTEGER vs.
35 //! CARDINAL in the Mesa implementation. Mesa apparently interconverts the two
36 //! somewhat readily? In any case, I've used usize for indices-in-buffers and
37 //! ints for character-sizes-and-indentation-offsets. This respects the need
38 //! for ints to "go negative" while carrying a pending-calculation balance, and
39 //! helps differentiate all the numbers flying around internally (slightly).
40 //!
41 //! I also inverted the indentation arithmetic used in the print stack, since
42 //! the Mesa implementation (somewhat randomly) stores the offset on the print
43 //! stack in terms of margin-col rather than col itself. I store col.
44 //!
45 //! I also implemented a small change in the String token, in that I store an
46 //! explicit length for the string. For most tokens this is just the length of
47 //! the accompanying string. But it's necessary to permit it to differ, for
48 //! encoding things that are supposed to "go on their own line" -- certain
49 //! classes of comment and blank-line -- where relying on adjacent
50 //! hardbreak-like Break tokens with long blankness indication doesn't actually
51 //! work. To see why, consider when there is a "thing that should be on its own
52 //! line" between two long blocks, say functions. If you put a hardbreak after
53 //! each function (or before each) and the breaking algorithm decides to break
54 //! there anyways (because the functions themselves are long) you wind up with
55 //! extra blank lines. If you don't put hardbreaks you can wind up with the
56 //! "thing which should be on its own line" not getting its own line in the
57 //! rare case of "really small functions" or such. This re-occurs with comments
58 //! and explicit blank lines. So in those cases we use a string with a payload
59 //! we want isolated to a line and an explicit length that's huge, surrounded
60 //! by two zero-length breaks. The algorithm will try its best to fit it on a
61 //! line (which it can't) and so naturally place the content on its own line to
62 //! avoid combining it with other lines and making matters even worse.
63 //!
64 //! # Explanation
65 //!
66 //! In case you do not have the paper, here is an explanation of what's going
67 //! on.
68 //!
69 //! There is a stream of input tokens flowing through this printer.
70 //!
71 //! The printer buffers up to 3N tokens inside itself, where N is linewidth.
72 //! Yes, linewidth is chars and tokens are multi-char, but in the worst
73 //! case every token worth buffering is 1 char long, so it's ok.
74 //!
75 //! Tokens are String, Break, and Begin/End to delimit blocks.
76 //!
77 //! Begin tokens can carry an offset, saying "how far to indent when you break
78 //! inside here", as well as a flag indicating "consistent" or "inconsistent"
79 //! breaking. Consistent breaking means that after the first break, no attempt
80 //! will be made to flow subsequent breaks together onto lines. Inconsistent
81 //! is the opposite. Inconsistent breaking example would be, say:
82 //!
83 //! ```
84 //! foo(hello, there, good, friends)
85 //! ```
86 //!
87 //! breaking inconsistently to become
88 //!
89 //! ```
90 //! foo(hello, there
91 //!     good, friends);
92 //! ```
93 //!
94 //! whereas a consistent breaking would yield:
95 //!
96 //! ```
97 //! foo(hello,
98 //!     there
99 //!     good,
100 //!     friends);
101 //! ```
102 //!
103 //! That is, in the consistent-break blocks we value vertical alignment
104 //! more than the ability to cram stuff onto a line. But in all cases if it
105 //! can make a block a one-liner, it'll do so.
106 //!
107 //! Carrying on with high-level logic:
108 //!
109 //! The buffered tokens go through a ring-buffer, 'tokens'. The 'left' and
110 //! 'right' indices denote the active portion of the ring buffer as well as
111 //! describing hypothetical points-in-the-infinite-stream at most 3N tokens
112 //! apart (i.e. "not wrapped to ring-buffer boundaries"). The paper will switch
113 //! between using 'left' and 'right' terms to denote the wrapped-to-ring-buffer
114 //! and point-in-infinite-stream senses freely.
115 //!
116 //! There is a parallel ring buffer, 'size', that holds the calculated size of
117 //! each token. Why calculated? Because for Begin/End pairs, the "size"
118 //! includes everything between the pair. That is, the "size" of Begin is
119 //! actually the sum of the sizes of everything between Begin and the paired
120 //! End that follows. Since that is arbitrarily far in the future, 'size' is
121 //! being rewritten regularly while the printer runs; in fact most of the
122 //! machinery is here to work out 'size' entries on the fly (and give up when
123 //! they're so obviously over-long that "infinity" is a good enough
124 //! approximation for purposes of line breaking).
125 //!
126 //! The "input side" of the printer is managed as an abstract process called
127 //! SCAN, which uses 'scan_stack', to manage calculating 'size'. SCAN is, in
128 //! other words, the process of calculating 'size' entries.
129 //!
130 //! The "output side" of the printer is managed by an abstract process called
131 //! PRINT, which uses 'print_stack', 'margin' and 'space' to figure out what to
132 //! do with each token/size pair it consumes as it goes. It's trying to consume
133 //! the entire buffered window, but can't output anything until the size is >=
134 //! 0 (sizes are set to negative while they're pending calculation).
135 //!
136 //! So SCAN takes input and buffers tokens and pending calculations, while
137 //! PRINT gobbles up completed calculations and tokens from the buffer. The
138 //! theory is that the two can never get more than 3N tokens apart, because
139 //! once there's "obviously" too much data to fit on a line, in a size
140 //! calculation, SCAN will write "infinity" to the size and let PRINT consume
141 //! it.
142 //!
143 //! In this implementation (following the paper, again) the SCAN process is
144 //! the method called `Printer::pretty_print`, and the 'PRINT' process is the method
145 //! called `Printer::print`.
146
147 use std::collections::VecDeque;
148 use std::fmt;
149 use std::io;
150
151 /// How to break. Described in more detail in the module docs.
152 #[derive(Clone, Copy, PartialEq)]
153 pub enum Breaks {
154     Consistent,
155     Inconsistent,
156 }
157
158 #[derive(Clone, Copy)]
159 pub struct BreakToken {
160     offset: isize,
161     blank_space: isize
162 }
163
164 #[derive(Clone, Copy)]
165 pub struct BeginToken {
166     offset: isize,
167     breaks: Breaks
168 }
169
170 #[derive(Clone)]
171 pub enum Token {
172     String(String, isize),
173     Break(BreakToken),
174     Begin(BeginToken),
175     End,
176     Eof,
177 }
178
179 impl Token {
180     pub fn is_eof(&self) -> bool {
181         match *self {
182             Token::Eof => true,
183             _ => false,
184         }
185     }
186
187     pub fn is_hardbreak_tok(&self) -> bool {
188         match *self {
189             Token::Break(BreakToken {
190                 offset: 0,
191                 blank_space: bs
192             }) if bs == SIZE_INFINITY =>
193                 true,
194             _ =>
195                 false
196         }
197     }
198 }
199
200 impl fmt::Display for Token {
201     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
202         match *self {
203             Token::String(ref s, len) => write!(f, "STR({},{})", s, len),
204             Token::Break(_) => f.write_str("BREAK"),
205             Token::Begin(_) => f.write_str("BEGIN"),
206             Token::End => f.write_str("END"),
207             Token::Eof => f.write_str("EOF"),
208         }
209     }
210 }
211
212 fn buf_str(buf: &[BufEntry], left: usize, right: usize, lim: usize) -> String {
213     let n = buf.len();
214     let mut i = left;
215     let mut l = lim;
216     let mut s = String::from("[");
217     while i != right && l != 0 {
218         l -= 1;
219         if i != left {
220             s.push_str(", ");
221         }
222         s.push_str(&format!("{}={}", buf[i].size, &buf[i].token));
223         i += 1;
224         i %= n;
225     }
226     s.push(']');
227     s
228 }
229
230 #[derive(Copy, Clone)]
231 pub enum PrintStackBreak {
232     Fits,
233     Broken(Breaks),
234 }
235
236 #[derive(Copy, Clone)]
237 pub struct PrintStackElem {
238     offset: isize,
239     pbreak: PrintStackBreak
240 }
241
242 const SIZE_INFINITY: isize = 0xffff;
243
244 pub fn mk_printer<'a>(out: Box<io::Write+'a>, linewidth: usize) -> Printer<'a> {
245     // Yes 55, it makes the ring buffers big enough to never fall behind.
246     let n: usize = 55 * linewidth;
247     debug!("mk_printer {}", linewidth);
248     Printer {
249         out: out,
250         buf_len: n,
251         margin: linewidth as isize,
252         space: linewidth as isize,
253         left: 0,
254         right: 0,
255         buf: vec![BufEntry { token: Token::Eof, size: 0 }; n],
256         left_total: 0,
257         right_total: 0,
258         scan_stack: VecDeque::new(),
259         print_stack: Vec::new(),
260         pending_indentation: 0
261     }
262 }
263
264 pub struct Printer<'a> {
265     pub out: Box<io::Write+'a>,
266     buf_len: usize,
267     /// Width of lines we're constrained to
268     margin: isize,
269     /// Number of spaces left on line
270     space: isize,
271     /// Index of left side of input stream
272     left: usize,
273     /// Index of right side of input stream
274     right: usize,
275     /// Ring-buffer of tokens and calculated sizes
276     buf: Vec<BufEntry>,
277     /// Running size of stream "...left"
278     left_total: isize,
279     /// Running size of stream "...right"
280     right_total: isize,
281     /// Pseudo-stack, really a ring too. Holds the
282     /// primary-ring-buffers index of the Begin that started the
283     /// current block, possibly with the most recent Break after that
284     /// Begin (if there is any) on top of it. Stuff is flushed off the
285     /// bottom as it becomes irrelevant due to the primary ring-buffer
286     /// advancing.
287     scan_stack: VecDeque<usize>,
288     /// Stack of blocks-in-progress being flushed by print
289     print_stack: Vec<PrintStackElem> ,
290     /// Buffered indentation to avoid writing trailing whitespace
291     pending_indentation: isize,
292 }
293
294 #[derive(Clone)]
295 struct BufEntry {
296     token: Token,
297     size: isize,
298 }
299
300 impl<'a> Printer<'a> {
301     pub fn last_token(&mut self) -> Token {
302         self.buf[self.right].token.clone()
303     }
304     /// be very careful with this!
305     pub fn replace_last_token(&mut self, t: Token) {
306         self.buf[self.right].token = t;
307     }
308     pub fn pretty_print(&mut self, token: Token) -> io::Result<()> {
309         debug!("pp Vec<{},{}>", self.left, self.right);
310         match token {
311           Token::Eof => {
312             if !self.scan_stack.is_empty() {
313                 self.check_stack(0);
314                 self.advance_left()?;
315             }
316             self.indent(0);
317             Ok(())
318           }
319           Token::Begin(b) => {
320             if self.scan_stack.is_empty() {
321                 self.left_total = 1;
322                 self.right_total = 1;
323                 self.left = 0;
324                 self.right = 0;
325             } else { self.advance_right(); }
326             debug!("pp Begin({})/buffer Vec<{},{}>",
327                    b.offset, self.left, self.right);
328             self.buf[self.right] = BufEntry { token: token, size: -self.right_total };
329             let right = self.right;
330             self.scan_push(right);
331             Ok(())
332           }
333           Token::End => {
334             if self.scan_stack.is_empty() {
335                 debug!("pp End/print Vec<{},{}>", self.left, self.right);
336                 self.print(token, 0)
337             } else {
338                 debug!("pp End/buffer Vec<{},{}>", self.left, self.right);
339                 self.advance_right();
340                 self.buf[self.right] = BufEntry { token: token, size: -1 };
341                 let right = self.right;
342                 self.scan_push(right);
343                 Ok(())
344             }
345           }
346           Token::Break(b) => {
347             if self.scan_stack.is_empty() {
348                 self.left_total = 1;
349                 self.right_total = 1;
350                 self.left = 0;
351                 self.right = 0;
352             } else { self.advance_right(); }
353             debug!("pp Break({})/buffer Vec<{},{}>",
354                    b.offset, self.left, self.right);
355             self.check_stack(0);
356             let right = self.right;
357             self.scan_push(right);
358             self.buf[self.right] = BufEntry { token: token, size: -self.right_total };
359             self.right_total += b.blank_space;
360             Ok(())
361           }
362           Token::String(s, len) => {
363             if self.scan_stack.is_empty() {
364                 debug!("pp String('{}')/print Vec<{},{}>",
365                        s, self.left, self.right);
366                 self.print(Token::String(s, len), len)
367             } else {
368                 debug!("pp String('{}')/buffer Vec<{},{}>",
369                        s, self.left, self.right);
370                 self.advance_right();
371                 self.buf[self.right] = BufEntry { token: Token::String(s, len), size: len };
372                 self.right_total += len;
373                 self.check_stream()
374             }
375           }
376         }
377     }
378     pub fn check_stream(&mut self) -> io::Result<()> {
379         debug!("check_stream Vec<{}, {}> with left_total={}, right_total={}",
380                self.left, self.right, self.left_total, self.right_total);
381         if self.right_total - self.left_total > self.space {
382             debug!("scan window is {}, longer than space on line ({})",
383                    self.right_total - self.left_total, self.space);
384             if Some(&self.left) == self.scan_stack.back() {
385                 debug!("setting {} to infinity and popping", self.left);
386                 let scanned = self.scan_pop_bottom();
387                 self.buf[scanned].size = SIZE_INFINITY;
388             }
389             self.advance_left()?;
390             if self.left != self.right {
391                 self.check_stream()?;
392             }
393         }
394         Ok(())
395     }
396     pub fn scan_push(&mut self, x: usize) {
397         debug!("scan_push {}", x);
398         self.scan_stack.push_front(x);
399     }
400     pub fn scan_pop(&mut self) -> usize {
401         self.scan_stack.pop_front().unwrap()
402     }
403     pub fn scan_top(&mut self) -> usize {
404         *self.scan_stack.front().unwrap()
405     }
406     pub fn scan_pop_bottom(&mut self) -> usize {
407         self.scan_stack.pop_back().unwrap()
408     }
409     pub fn advance_right(&mut self) {
410         self.right += 1;
411         self.right %= self.buf_len;
412         assert!(self.right != self.left);
413     }
414     pub fn advance_left(&mut self) -> io::Result<()> {
415         debug!("advance_left Vec<{},{}>, sizeof({})={}", self.left, self.right,
416                self.left, self.buf[self.left].size);
417
418         let mut left_size = self.buf[self.left].size;
419
420         while left_size >= 0 {
421             let left = self.buf[self.left].token.clone();
422
423             let len = match left {
424                 Token::Break(b) => b.blank_space,
425                 Token::String(_, len) => {
426                     assert_eq!(len, left_size);
427                     len
428                 }
429                 _ => 0
430             };
431
432             self.print(left, left_size)?;
433
434             self.left_total += len;
435
436             if self.left == self.right {
437                 break;
438             }
439
440             self.left += 1;
441             self.left %= self.buf_len;
442
443             left_size = self.buf[self.left].size;
444         }
445
446         Ok(())
447     }
448     pub fn check_stack(&mut self, k: isize) {
449         if !self.scan_stack.is_empty() {
450             let x = self.scan_top();
451             match self.buf[x].token {
452                 Token::Begin(_) => {
453                     if k > 0 {
454                         let popped = self.scan_pop();
455                         self.buf[popped].size = self.buf[x].size + self.right_total;
456                         self.check_stack(k - 1);
457                     }
458                 }
459                 Token::End => {
460                     // paper says + not =, but that makes no sense.
461                     let popped = self.scan_pop();
462                     self.buf[popped].size = 1;
463                     self.check_stack(k + 1);
464                 }
465                 _ => {
466                     let popped = self.scan_pop();
467                     self.buf[popped].size = self.buf[x].size + self.right_total;
468                     if k > 0 {
469                         self.check_stack(k);
470                     }
471                 }
472             }
473         }
474     }
475     pub fn print_newline(&mut self, amount: isize) -> io::Result<()> {
476         debug!("NEWLINE {}", amount);
477         let ret = write!(self.out, "\n");
478         self.pending_indentation = 0;
479         self.indent(amount);
480         ret
481     }
482     pub fn indent(&mut self, amount: isize) {
483         debug!("INDENT {}", amount);
484         self.pending_indentation += amount;
485     }
486     pub fn get_top(&mut self) -> PrintStackElem {
487         match self.print_stack.last() {
488             Some(el) => *el,
489             None => PrintStackElem {
490                 offset: 0,
491                 pbreak: PrintStackBreak::Broken(Breaks::Inconsistent)
492             }
493         }
494     }
495     pub fn print_str(&mut self, s: &str) -> io::Result<()> {
496         while self.pending_indentation > 0 {
497             write!(self.out, " ")?;
498             self.pending_indentation -= 1;
499         }
500         write!(self.out, "{}", s)
501     }
502     pub fn print(&mut self, token: Token, l: isize) -> io::Result<()> {
503         debug!("print {} {} (remaining line space={})", token, l,
504                self.space);
505         debug!("{}", buf_str(&self.buf,
506                              self.left,
507                              self.right,
508                              6));
509         match token {
510           Token::Begin(b) => {
511             if l > self.space {
512                 let col = self.margin - self.space + b.offset;
513                 debug!("print Begin -> push broken block at col {}", col);
514                 self.print_stack.push(PrintStackElem {
515                     offset: col,
516                     pbreak: PrintStackBreak::Broken(b.breaks)
517                 });
518             } else {
519                 debug!("print Begin -> push fitting block");
520                 self.print_stack.push(PrintStackElem {
521                     offset: 0,
522                     pbreak: PrintStackBreak::Fits
523                 });
524             }
525             Ok(())
526           }
527           Token::End => {
528             debug!("print End -> pop End");
529             let print_stack = &mut self.print_stack;
530             assert!(!print_stack.is_empty());
531             print_stack.pop().unwrap();
532             Ok(())
533           }
534           Token::Break(b) => {
535             let top = self.get_top();
536             match top.pbreak {
537               PrintStackBreak::Fits => {
538                 debug!("print Break({}) in fitting block", b.blank_space);
539                 self.space -= b.blank_space;
540                 self.indent(b.blank_space);
541                 Ok(())
542               }
543               PrintStackBreak::Broken(Breaks::Consistent) => {
544                 debug!("print Break({}+{}) in consistent block",
545                        top.offset, b.offset);
546                 let ret = self.print_newline(top.offset + b.offset);
547                 self.space = self.margin - (top.offset + b.offset);
548                 ret
549               }
550               PrintStackBreak::Broken(Breaks::Inconsistent) => {
551                 if l > self.space {
552                     debug!("print Break({}+{}) w/ newline in inconsistent",
553                            top.offset, b.offset);
554                     let ret = self.print_newline(top.offset + b.offset);
555                     self.space = self.margin - (top.offset + b.offset);
556                     ret
557                 } else {
558                     debug!("print Break({}) w/o newline in inconsistent",
559                            b.blank_space);
560                     self.indent(b.blank_space);
561                     self.space -= b.blank_space;
562                     Ok(())
563                 }
564               }
565             }
566           }
567           Token::String(ref s, len) => {
568             debug!("print String({})", s);
569             assert_eq!(l, len);
570             // assert!(l <= space);
571             self.space -= len;
572             self.print_str(s)
573           }
574           Token::Eof => {
575             // Eof should never get here.
576             panic!();
577           }
578         }
579     }
580 }
581
582 // Convenience functions to talk to the printer.
583
584 /// "raw box"
585 pub fn rbox(p: &mut Printer, indent: usize, b: Breaks) -> io::Result<()> {
586     p.pretty_print(Token::Begin(BeginToken {
587         offset: indent as isize,
588         breaks: b
589     }))
590 }
591
592 /// Inconsistent breaking box
593 pub fn ibox(p: &mut Printer, indent: usize) -> io::Result<()> {
594     rbox(p, indent, Breaks::Inconsistent)
595 }
596
597 /// Consistent breaking box
598 pub fn cbox(p: &mut Printer, indent: usize) -> io::Result<()> {
599     rbox(p, indent, Breaks::Consistent)
600 }
601
602 pub fn break_offset(p: &mut Printer, n: usize, off: isize) -> io::Result<()> {
603     p.pretty_print(Token::Break(BreakToken {
604         offset: off,
605         blank_space: n as isize
606     }))
607 }
608
609 pub fn end(p: &mut Printer) -> io::Result<()> {
610     p.pretty_print(Token::End)
611 }
612
613 pub fn eof(p: &mut Printer) -> io::Result<()> {
614     p.pretty_print(Token::Eof)
615 }
616
617 pub fn word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> io::Result<()> {
618     p.pretty_print(Token::String(wrd.to_string(), wrd.len() as isize))
619 }
620
621 pub fn huge_word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> io::Result<()> {
622     p.pretty_print(Token::String(wrd.to_string(), SIZE_INFINITY))
623 }
624
625 pub fn zero_word(p: &mut Printer, wrd: &str) -> io::Result<()> {
626     p.pretty_print(Token::String(wrd.to_string(), 0))
627 }
628
629 pub fn spaces(p: &mut Printer, n: usize) -> io::Result<()> {
630     break_offset(p, n, 0)
631 }
632
633 pub fn zerobreak(p: &mut Printer) -> io::Result<()> {
634     spaces(p, 0)
635 }
636
637 pub fn space(p: &mut Printer) -> io::Result<()> {
638     spaces(p, 1)
639 }
640
641 pub fn hardbreak(p: &mut Printer) -> io::Result<()> {
642     spaces(p, SIZE_INFINITY as usize)
643 }
644
645 pub fn hardbreak_tok_offset(off: isize) -> Token {
646     Token::Break(BreakToken {offset: off, blank_space: SIZE_INFINITY})
647 }
648
649 pub fn hardbreak_tok() -> Token {
650     hardbreak_tok_offset(0)
651 }