aver-lang 0.10.0

/// Linked-list runtime functions for the WASM backend.
///
/// Implements cons cell construction (`list_cons_i64`, `list_cons_f64`),
/// and list operations: `take`, `drop`, `concat`, `reverse`, `contains`, `zip`.
use wasm_encoder::{Function, Instruction, ValType};

use super::super::value::*;
use super::RuntimeFuncIndices;

/// $list_cons(head: i64, tail: i32, head_ptr_flag: i32) -> i32
pub(super) fn emit_list_cons_i64(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    let mut f = Function::new(vec![(1, ValType::I32)]); // local: $ptr
    f.instruction(&Instruction::I32Const(24));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.alloc));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    // header
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I64Const(
        (OBJ_LIST_CONS << HDR_KIND_SHIFT) as i64,
    ));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I64ExtendI32U);
    f.instruction(&Instruction::I64Const(HDR_META_SHIFT as i64));
    f.instruction(&Instruction::I64Shl);
    f.instruction(&Instruction::I64Or);
    f.instruction(&Instruction::I64Const(2));
    f.instruction(&Instruction::I64Or);
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 0,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    // head (i64)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 8,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    // tail (i32 → store as i64)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I64ExtendI32S);
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 16,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_cons_f64(head: f64, tail: i32) -> i32
pub(super) fn emit_list_cons_f64(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    let mut f = Function::new(vec![(1, ValType::I32)]); // local: $ptr
    f.instruction(&Instruction::I32Const(24));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.alloc));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    // header (OBJ_LIST_CONS_F64)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I64Const(
        make_header(OBJ_LIST_CONS_F64, 0, 0, 2) as i64,
    ));
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 0,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    // head (f64)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::F64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 8,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    // tail (i32 → i64)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I64ExtendI32S);
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 16,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_take(list: i32, n: i32) -> i32
/// Takes first n elements from list. Returns new list.
pub(super) fn emit_list_take(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    // params: list=0, n=1. locals: result=2, ptr=3
    let mut f = Function::new(vec![
        (1, ValType::I32), // 2: result (accumulator, built in reverse then reversed)
        (1, ValType::I32), // 3: ptr (current position)
    ]);
    // Simple approach: traverse list, prepend to accumulator, reverse at end
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0)); // empty list
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    // if n <= 0 or ptr == 0 → break
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // head = obj_field(ptr, 0)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    // result = list_cons(head, result)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_meta));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32And);
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_cons));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    // ptr = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    // n--
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Sub);
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End); // loop
    f.instruction(&Instruction::End); // block
    // Reverse accumulated list
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_reverse));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_drop(list: i32, n: i32) -> i32
pub(super) fn emit_list_drop() -> Function {
    // params: list=0, n=1
    let mut f = Function::new(vec![]);
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // list = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I64Load(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 16,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    f.instruction(&Instruction::I32WrapI64);
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(0));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Sub);
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_concat(a: i32, b: i32) -> i32
/// Concatenates two lists. Returns new list.
pub(super) fn emit_list_concat(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    // Reverse a, then prepend each element to b
    // params: a=0, b=1. locals: rev=2, ptr=3
    let mut f = Function::new(vec![
        (1, ValType::I32), // 2: reversed a
        (1, ValType::I32), // 3: ptr
    ]);
    // rev = reverse(a)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_reverse));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    // result = b
    // Traverse rev, prepend each to result (b)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // head
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    // b = cons(head, b)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_meta));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32And);
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_cons));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    // ptr = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_reverse(list: i32) -> i32
pub(super) fn emit_list_reverse(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    // params: list=0. locals: acc=1, ptr=2
    let mut f = Function::new(vec![
        (1, ValType::I32), // 1: acc
        (1, ValType::I32), // 2: ptr
    ]);
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0)); // empty
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // head
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    // acc = cons(head, acc)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_meta));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32And);
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_cons));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    // ptr = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_contains(list: i32, val: i64) -> i32
/// Returns 1 if list contains val (by i64 equality), 0 otherwise.
pub(super) fn emit_list_contains(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    // params: list=0, val=1(i64)
    let mut f = Function::new(vec![]);
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // head == val?
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I64Eq);
    f.instruction(&Instruction::If(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Return);
    f.instruction(&Instruction::End);
    // list = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(0));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0)); // not found
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}

/// $list_zip(a: i32, b: i32) -> i32
/// Zips two lists into list of tuples. Stops at shorter list.
pub(super) fn emit_list_zip(rt: &RuntimeFuncIndices) -> Function {
    // params: a=0, b=1. locals: acc=2, head_a=3(i64), head_b=4(i64), tuple_ptr=5,
    // meta_a=6, meta_b=7
    let mut f = Function::new(vec![
        (1, ValType::I32), // 2: acc
        (1, ValType::I64), // 3: head_a
        (1, ValType::I64), // 4: head_b
        (1, ValType::I32), // 5: tuple_ptr
        (2, ValType::I32), // 6..7: metadata bits for source lists
    ]);
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2)); // acc = empty
    f.instruction(&Instruction::Block(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::Loop(wasm_encoder::BlockType::Empty));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Eqz);
    f.instruction(&Instruction::BrIf(1));
    // head_a, head_b
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(3));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(4));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_meta));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32And);
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(6));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_meta));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32And);
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(7));
    // alloc tuple(2): header + 2 fields
    f.instruction(&Instruction::I32Const(24));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.alloc));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(5));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(5));
    f.instruction(&Instruction::I64Const((OBJ_TUPLE << HDR_KIND_SHIFT) as i64));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(6));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(7));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Shl);
    f.instruction(&Instruction::I32Or);
    f.instruction(&Instruction::I64ExtendI32U);
    f.instruction(&Instruction::I64Const(HDR_META_SHIFT as i64));
    f.instruction(&Instruction::I64Shl);
    f.instruction(&Instruction::I64Or);
    f.instruction(&Instruction::I64Const(2));
    f.instruction(&Instruction::I64Or);
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 0,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(5));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(3));
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 8,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(5));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(4));
    f.instruction(&Instruction::I64Store(wasm_encoder::MemArg {
        offset: 16,
        align: 3,
        memory_index: 0,
    }));
    // acc = cons(tuple_ptr_as_i64, acc)
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(5));
    f.instruction(&Instruction::I64ExtendI32U);
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_cons));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(2));
    // a = tail, b = tail
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(0));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(0));
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(1));
    f.instruction(&Instruction::I32Const(1));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.obj_field_i32));
    f.instruction(&Instruction::LocalSet(1));
    f.instruction(&Instruction::Br(0));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f.instruction(&Instruction::End);
    // Reverse acc
    f.instruction(&Instruction::LocalGet(2));
    f.instruction(&Instruction::Call(rt.list_reverse));
    f.instruction(&Instruction::End);
    f
}