compiler/QCompiler.cpp

   1 //----------------------------------------------------------------------------\r
   2 //  QCompiler.cpp\r
   3 //  Compile intermediate codes\r
   4 //  $Date: 2003/01/17 19:37:43 $\r
   5 //  $Revision: 1.3 $\r
   6 //----------------------------------------------------------------------------\r
   7 #ifdef __BORLANDC__\r
   8 #include <vcl.h>\r
   9 #pragma hdrstop\r
  10 #endif //__BORLANDC__\r
  11 \r
  12 #include <iostream>\r
  13 #include <vector>\r
  14 #include <string>\r
  15 #include <cstdlib>\r
  16 #include "QCompiler.h"\r
  17 #include "QParseInfo.h"\r
  18 \r
  19 //----------------------------------------------------------------------------\r
  20 #ifdef __BORLANDC__\r
  21 #pragma package(smart_init)\r
  22 #endif //__BORLANDC__\r
  23 \r
  24 using namespace std;\r
  25 \r
  26 //----------------------------------------------------------------------------\r
  27 //  Syntax of intermediate code  (see also `QCompiler.h')\r
  28 //----------------------------------------------------------------------------\r
  29 const char  QCompiler::OP_BRA    = '(';\r
  30 const char  QCompiler::OP_KET    = ')';\r
  31 const char  QCompiler::QB_BRA    = '[';\r
  32 const char  QCompiler::QB_KET    = ']';\r
  33 const char  QCompiler::DELIM     = ',';\r
  34 \r
  35 const QCompiler::QGATES QCompiler::qgates[] = {\r
  36   {"CNOT" ,2,{ at_qbit, at_qbit, at_null}},\r
  37   {"ROT"  ,2,{ at_qbit, at_real, at_null}},\r
  38   {"CROT" ,3,{ at_qbit, at_qbit, at_real}},\r
  39   {"H"    ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  40   {"MEASURE"    ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  41   {"SWAP" ,2,{ at_qbit, at_qbit, at_null}},\r
  42   {"PAULIX"    ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  43   {"PAULIY"    ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  44   {"PAULIZ"    ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  45   {"NOT"  ,1,{ at_qbit, at_null, at_null}},\r
  46   {"CCNOT",3,{ at_qbit, at_qbit, at_qbit}},\r
  47   {"INIT" ,1,{ at_real, at_null, at_null}}\r
  48 };\r
  49 \r
  50 const int QCompiler::opn_max = sizeof(QCompiler::qgates)/sizeof(QCompiler::QGATES);\r
  51 \r
  52 //----------------------------------------------------------------------------\r
  53 /**\r
  54  *  Constructor\r
  55  */\r
  56 QCompiler::QCompiler(void) {\r
  57   mError = false;\r
  58   mState = false;\r
  59 }\r
  60 //----------------------------------------------------------------------------\r
  61 /**\r
  62  *  Constructor with input stream\r
  63  */\r
  64 QCompiler::QCompiler(std::istream &is) {\r
  65   mError = false;\r
  66   mState = false;\r
  67   ReadFromStream(is);\r
  68 }\r
  69 //----------------------------------------------------------------------------\r
  70 /**\r
  71  *  Destructor\r
  72  */\r
  73 QCompiler::~QCompiler() {\r
  74 }\r
  75 //----------------------------------------------------------------------------\r
  76 /**\r
  77  *  Read intermediate code from stream\r
  78  */\r
  79 void\r
  80 QCompiler::ReadFromStream(std::istream &is) {\r
  81   char        c1;\r
  82   std::string st1    = "";\r
  83   int         nlcode = -1; // -1:unknown 0:CR+LF 1:LF+CR 2:CR 3:LF\r
  84 \r
  85   mLines.clear();\r
  86   mError = mState = false;\r
  87 \r
  88   while (!is.eof()) {\r
  89     is.read(&c1, 1);\r
  90     if (c1 == 0x0d || c1 == 0x0a) {\r
  91       switch (nlcode) {\r
  92       case -1: // unknown\r
  93         if (c1 == 0x0d) {\r
  94           if (0x0a == is.peek()) {\r
  95             nlcode = 0;\r
  96           } else {\r
  97             nlcode = 2;\r
  98             goto push;\r
  99           }\r
 100         } else  {// c1 == 0x0a\r
 101           if (0x0d == is.peek()) {\r
 102             nlcode = 1;\r
 103           } else {\r
 104             nlcode = 3;\r
 105             goto push;\r
 106           }\r
 107         }\r
 108       case 0:\r
 109       case 1:\r
 110         is.read(&c1, 1); // skip one char\r
 111       case 2:\r
 112       case 3:\r
 113 push:\r
 114         mLines.push_back(st1);\r
 115         st1 = "";\r
 116         break;\r
 117       default:\r
 118         break;\r
 119       }\r
 120     } else {\r
 121       st1 += c1;\r
 122     }\r
 123   }\r
 124 }\r
 125 //----------------------------------------------------------------------------\r
 126 /**\r
 127  *  Compile\r
 128  */\r
 129 bool\r
 130 QCompiler::Compile(void) {\r
 131   int         i, vec_size = mLines.size();\r
 132   for (i = 0; i < vec_size; i++) {\r
 133     if (mLines[i].length() == 0 || mLines[i][0] == '#') {\r
 134       // skip\r
 135       continue;\r
 136     }\r
 137     QParseInfo pinfo = ParseOneLine(mLines[i]);\r
 138     try {\r
 139       if (!CompileOneLine(pinfo)) throw pinfo;\r
 140     } catch (QParseInfo einfo) {\r
 141       mError = true;\r
 142       CatchError(einfo, i); // is abstract virtual member\r
 143       break;\r
 144     }\r
 145   }\r
 146   mState = true;\r
 147   return !mError;\r
 148 }\r
 149 //----------------------------------------------------------------------------\r
 150 /**\r
 151  *  Parser\r
 152  */\r
 153 QParseInfo\r
 154 QCompiler::ParseOneLine(const std::string &strline) const {\r
 155   int                         i, j;   // tmp\r
 156   std::string                 s1, s2; // tmp\r
 157   std::vector<std::string>    args;\r
 158   int                         comint;\r
 159   std::vector<int>            targets;\r
 160   double                      rotation = 0;\r
 161 \r
 162   // Com(Arg)\r
 163   if (!ExtractComArg(strline, OP_BRA, OP_KET, s1, s2)) {\r
 164     return QParseInfo(QParseInfo::er_syntax_error);\r
 165   }\r
 166 \r
 167   // Extract aa, bb, and cc from "aa,bb,cc"\r
 168   if (!ExtractField(s2, DELIM, args)) {\r
 169     // discard s2\r
 170     return QParseInfo(QParseInfo::er_syntax_error);\r
 171   }\r
 172 \r
 173   // Get command number from command string\r
 174   if ((comint = GetComint(s1)) == -1) {\r
 175     // discard s1\r
 176     return QParseInfo(QParseInfo::er_unknown_operation);\r
 177   }\r
 178 \r
 179   j = args.size();\r
 180   if (j < qgates[comint].arg_num) {\r
 181     return QParseInfo(QParseInfo::er_lack_of_arguments);\r
 182   }\r
 183   if (j > qgates[comint].arg_num) {\r
 184     return QParseInfo(QParseInfo::er_too_many_arguments);\r
 185   }\r
 186 \r
 187   for (i = 0; i < j; i++) {\r
 188     switch (qgates[comint].arg_types[i]) {\r
 189     case at_qbit:\r
 190       if (ExtractComArg(args[i], QB_BRA, QB_KET, s1, s2) && s1 == "q" && s2 != "") {\r
 191         targets.push_back(std::atoi(s2.c_str()));\r
 192       } else {\r
 193         return QParseInfo(QParseInfo::er_invalid_arguments);\r
 194       }\r
 195       break;\r
 196     case at_real:\r
 197       rotation = std::atof(args[i].c_str());\r
 198       targets.push_back(std::atof(args[i].c_str()));\r
 199     case at_oprt:\r
 200       break;\r
 201     default:\r
 202       break;\r
 203     }\r
 204   }\r
 205   return QParseInfo(comint, targets, rotation);\r
 206 }\r
 207 //----------------------------------------------------------------------------\r
 208 /**\r
 209  *  ex) bra = '[', ket = ']', strline = "q[20]" --> get "q" and "20" as string\r
 210  *      bra = '(', ket = ')', strline = CNOT(q[0],q[1])\r
 211  *       --> get "CNOT" and "q[0],q[1]" as string\r
 212  */\r
 213 bool\r
 214 QCompiler::ExtractComArg(const std::string &strline, const char bra, const char ket,\r
 215                          std::string &Com,\r
 216                          std::string &Arg) const {\r
 217   int pos_bra = strline.find(bra);\r
 218   int pos_ket = strline.find(ket);\r
 219   int length  = strline.length();\r
 220 \r
 221   Com = Arg = "";\r
 222   if (pos_bra < 1 || pos_ket - pos_bra < 1 || pos_ket != length - 1) {\r
 223     return false;\r
 224   }\r
 225   Com = strline.substr(0, pos_bra);\r
 226   if (pos_ket - pos_bra >= 2) {\r
 227     Arg = strline.substr(pos_bra + 1, pos_ket - pos_bra - 1);\r
 228   }\r
 229   return true;\r
 230 }\r
 231 //----------------------------------------------------------------------------\r
 232 /**\r
 233  *  Null field is not allowd, but "" (zero string) is OK.\r
 234  *\r
 235  *  ex) delim = ',', strline = "q[0],q[4],10"\r
 236  *       --> get "q[0]", "q[4]" and "10" as vector<string>, and return true\r
 237  *      delim = ',', strline = "aa,,bb" (having null field between aa and bb)\r
 238  *       --> return false\r
 239  *      delim = ',', strline = ""\r
 240  *       --> return true\r
 241  */\r
 242 bool\r
 243 QCompiler::ExtractField(const std::string &strline, const char delim,\r
 244                         std::vector<std::string> &Args) const {\r
 245   int i;\r
 246   int fpos = 0;\r
 247   int length = strline.length();\r
 248   std::string s1 = "";\r
 249 \r
 250   Args.clear();\r
 251   for (i = 0; i < length; i++) {\r
 252     if (strline.at(i) == delim) {\r
 253       if (i > fpos) {\r
 254         Args.push_back(s1);\r
 255         s1 = "";\r
 256         fpos = i + 1;\r
 257       } else {\r
 258         return false;\r
 259       }\r
 260     } else {\r
 261       s1 += strline.at(i);\r
 262     }\r
 263   }\r
 264   if (s1.length() > 0) {\r
 265     Args.push_back(s1);\r
 266   }\r
 267   return true;\r
 268 }\r
 269 //----------------------------------------------------------------------------\r
 270 /**\r
 271  *  Get command number from command string\r
 272  */\r
 273 int\r
 274 QCompiler::GetComint(const std::string &_str) const {\r
 275   for (int i = 0; i < opn_max; i++)if (_str == qgates[i].opstr) return i;\r
 276   return -1;\r
 277 }\r
 278 //----------------------------------------------------------------------------\r