model/model_contract: Move contract model representation
[nit.git] / src / contracts.nit
index d80abee..e8d440b 100644 (file)
 # FIXME Split the module in three parts: extension of the modele, building phase and the "re-driving"
 module contracts
 
-import astbuilder
 import parse_annotations
 import phase
 import semantize
+intrude import model_contract
+intrude import astbuilder
 intrude import modelize_property
 intrude import scope
 intrude import typing
@@ -50,7 +51,7 @@ redef class AModule
        # The implementation of the contracts is done in two visits.
        #
        # - First step, the visitor analyzes and constructs the contracts
-       #   for each class (invariant) and method (expects, ensures).
+       #   for each class (invariant) and method (expect, ensure).
        #
        # - Second step the visitor analyzes each `ASendExpr` to see
        #   if the callsite calls a method with a contract. If this is
@@ -65,10 +66,11 @@ redef class AModule
        end
 end
 
-# This visitor checks the `AMethPropdef` and the `AClassDef` to check if they have a contract annotation or it's a redefinition with a inheritance contract
+# Visitor to build all contracts.
 private class ContractsVisitor
        super Visitor
 
+       # Instance of the toolcontext
        var toolcontext: ToolContext
 
        # The main module
@@ -90,6 +92,8 @@ private class ContractsVisitor
        var current_location: Location is noinit
 
        # Is the contrat is an introduction or not?
+       # This attribute has the same value as the `is_intro` of the propdef attached to the contract.
+       # Note : For MClassDef `is_intro_contract == false`. This is due to the fact that a method for checking invariants is systematically added to the root object class.
        var is_intro_contract: Bool is noinit
 
        # Actual visited class
@@ -98,6 +102,11 @@ private class ContractsVisitor
        # is `no_contract` annotation was found
        var find_no_contract = false
 
+       # The reference to the `in_contract` attribute.
+       # This attribute is used to disable contract verification when you are already in a contract verification.
+       # Keep the `in_contract` attribute to avoid searching at each contrat
+       var in_contract_attribute: nullable MAttribute = null
+
        redef fun visit(node)
        do
                node.create_contracts(self)
@@ -134,13 +143,13 @@ private class ContractsVisitor
        end
 
        # Verification if the construction of the contract is necessary.
-       # Three cases are checked for `expects`:
+       # Three cases are checked for `expect`:
        #
-       # - Is the `--full-contract` option it's use?
-       # - Is the method is in the main package
-       # - Is the method is in a direct imported package.
+       # - Was the `--full-contract` option passed?
+       # - Is the method is in the main package?
+       # - Is the method is in a direct imported package?
        #
-       fun check_usage_expects(actual_mmodule: MModule): Bool
+       fun check_usage_expect(actual_mmodule: MModule): Bool
        do
                var main_package = mainmodule.mpackage
                var actual_package = actual_mmodule.mpackage
@@ -152,22 +161,97 @@ private class ContractsVisitor
        end
 
        # Verification if the construction of the contract is necessary.
-       # Two cases are checked for `ensures`:
+       # Two cases are checked for `ensure`:
        #
-       # - Is the `--full-contract` option it's use?
-       # - Is the method is in the main package
+       # - Was the `--full-contract` option passed?
+       # - Is the method is in the main package?
        #
-       fun check_usage_ensures(actual_mmodule: MModule): Bool
+       fun check_usage_ensure(actual_mmodule: MModule): Bool
        do
                return toolcontext.opt_full_contract.value or mainmodule.mpackage == actual_mmodule.mpackage
        end
 
+       # Inject the incontract attribute (`_in_contract_`) in the `Sys` class
+       # This attribute allows to check if the contract need to be executed
+       private fun inject_incontract_in_sys
+       do
+               # If the `in_contract_attribute` already know just return
+               if in_contract_attribute != null then return
+
+               var sys_class = toolcontext.modelbuilder.get_mclass_by_name(visited_module, mainmodule, "Sys")
+
+               # Try to get the `in_contract` property, if it has already defined in a previously visited module.
+               var in_contract_property = toolcontext.modelbuilder.try_get_mproperty_by_name(visited_module, sys_class.intro, "__in_contract_")
+               if in_contract_property != null then
+                       self.in_contract_attribute = in_contract_property.as(MAttribute)
+                       return
+               end
+
+               var bool_false = new AFalseExpr.make(mainmodule.bool_type)
+               var n_in_contract_attribute = toolcontext.modelbuilder.create_attribute_from_name("__in_contract_", sys_class.intro, mainmodule.bool_type, public_visibility).create_setter(toolcontext.modelbuilder, true).define_default(bool_false)
+
+               in_contract_attribute = n_in_contract_attribute.mpropdef.mproperty
+       end
+
+       # Return the `_in_contract_` attribute.
+       # If the attribute `_in_contract_` does not exist it's injected with `inject_incontract_in_sys`
+       private fun get_incontract: MAttribute
+       do
+               if self.in_contract_attribute == null then inject_incontract_in_sys
+               return in_contract_attribute.as(not null)
+       end
+
+       # Return an `AIfExpr` with the contract encapsulated by an `if` to check if it's already in a contract verification.
+       #
+       # Example:
+       # ~~~nitish
+       # class A
+       #       fun bar([...]) is except([...])
+       #
+       #       fun _contract_bar([...])
+       #       do
+       #               if not sys._in_contract_ then
+       #                       sys._in_contract_ = true
+       #                       _bar_expect([...])
+       #                       sys._in_contract_ = false
+       #               end
+       #               bar([...])
+       #       end
+       #
+       #       fun _bar_expect([...])
+       # end
+       # ~~~~
+       #
+       private fun encapsulated_contract_call(visited_method: AMethPropdef, call_to_contracts: Array[ACallExpr]): AIfExpr
+       do
+               var sys_property = toolcontext.modelbuilder.model.get_mproperties_by_name("sys").first.as(MMethod)
+               var callsite_sys = ast_builder.create_callsite(toolcontext.modelbuilder, visited_method, sys_property, true)
+
+               var incontract_attribute = get_incontract
+
+               var callsite_get_incontract = ast_builder.create_callsite(toolcontext.modelbuilder, visited_method, incontract_attribute.getter.as(MMethod), false)
+               var callsite_set_incontract = ast_builder.create_callsite(toolcontext.modelbuilder, visited_method, incontract_attribute.setter.as(MMethod), false)
+
+               var n_condition = ast_builder.make_not(ast_builder.make_call(ast_builder.make_call(new ASelfExpr, callsite_sys, null), callsite_get_incontract, null))
+
+               var n_if = ast_builder.make_if(n_condition, null)
+
+               var if_then_block = n_if.n_then.as(ABlockExpr)
+
+               if_then_block.add(ast_builder.make_call(ast_builder.make_call(new ASelfExpr, callsite_sys, null), callsite_set_incontract, [new ATrueExpr.make(mainmodule.bool_type)]))
+               if_then_block.add_all(call_to_contracts)
+               if_then_block.add(ast_builder.make_call(ast_builder.make_call(new ASelfExpr, callsite_sys, null), callsite_set_incontract, [new AFalseExpr.make(mainmodule.bool_type)]))
+
+               return n_if
+       end
 end
 
 # This visitor checks the `callsite` to see if the target `mpropdef` has a contract.
 private class CallSiteVisitor
        super Visitor
 
+
+       # Instance of the toolcontext
        var toolcontext: ToolContext
 
        # Actual visited method
@@ -183,21 +267,16 @@ private class CallSiteVisitor
        # If it's the case the callsite is replaced by another callsite to the contract method.
        private fun drive_method_contract(callsite: CallSite): CallSite
        do
-               if callsite.mpropdef.has_contract then
+               if callsite.mproperty.mcontract_facet != null then
                        var contract_facet = callsite.mproperty.mcontract_facet
                        var visited_mpropdef = visited_method.mpropdef
                        assert contract_facet != null and visited_mpropdef != null
 
-                       var unsafe_mtype = callsite.recv.resolve_for(visited_mpropdef.mclassdef.bound_mtype, callsite.anchor, visited_mpropdef.mclassdef.mmodule, true)
-
-                       # This check is needed because the contract can appear after the introduction.
-                       if unsafe_mtype.has_mproperty(visited_method.mpropdef.mclassdef.mmodule, contract_facet) then
-                               var type_visitor = new TypeVisitor(toolcontext.modelbuilder, visited_mpropdef)
-                               var drived_callsite = type_visitor.build_callsite_by_property(visited_method, callsite.recv, contract_facet, callsite.recv_is_self)
-                               # This never happen this check is here for debug
-                               assert drived_callsite != null
-                               return drived_callsite
-                       end
+                       var type_visitor = new TypeVisitor(toolcontext.modelbuilder, visited_mpropdef)
+                       var drived_callsite = type_visitor.build_callsite_by_property(visited_method, callsite.recv, contract_facet, callsite.recv_is_self)
+                       # This never happen this check is here for debug
+                       assert drived_callsite != null
+                       return drived_callsite
                end
                return callsite
        end
@@ -210,10 +289,10 @@ end
 
 redef class AAnnotation
 
-       # Returns the conditions of annotation parameters in the form of and expr
-       # exemple:
-       # the contract ensures(true, i == 10, f >= 1.0)
-       # return this condition (true and i == 10 and f >= 1.0)
+       # Returns the conditions of annotation parameters. If there are several parameters, the result is an `AAndExpr`
+       # Example:
+       # the contract `ensure(true, i == 10, f >= 1.0)`
+       # return this condition `(true and i == 10 and f >= 1.0)`
        private fun construct_condition(v : ContractsVisitor): AExpr
        do
                var n_condition = n_args.first
@@ -223,12 +302,7 @@ redef class AAnnotation
        end
 end
 
-# The root of all contracts
-#
-# The objective of this class is to provide the set
-# of services must be implemented or provided by a contract
-abstract class MContract
-       super MMethod
+redef class MContract
 
        # Define the name of the contract
        fun contract_name: String is abstract
@@ -243,10 +317,10 @@ abstract class MContract
        private fun adapt_block_to_contract(v: ContractsVisitor, n_mpropdef: AMethPropdef) is abstract
 
        # Adapt the msignature specifically for the contract method
-       private fun adapt_specific_msignature(m_signature: MSignature): MSignature do return m_signature.adapt_to_condition
+       private fun adapt_specific_msignature(m_signature: MSignature): MSignature do return m_signature.adapt_to_contract
 
        # Adapt the nsignature specifically for the contract method
-       private fun adapt_specific_nsignature(n_signature: ASignature): ASignature do return n_signature.adapt_to_condition(null)
+       private fun adapt_specific_nsignature(n_signature: ASignature): ASignature do return n_signature.adapt_to_contract
 
        # Adapt the `m_signature` to the contract
        # If it is not null call the specific adapt `m_signature` for the contract
@@ -274,10 +348,13 @@ abstract class MContract
        # Create the initial contract (intro)
        # All contracts have the same implementation for the introduction.
        #
+       # Example:
+       # ~~~nitish
        # fun contrat([...])
        # do
        #       assert contract_condition
        # end
+       # ~~~
        #
        private fun create_intro_contract(v: ContractsVisitor, n_condition: nullable AExpr, mclassdef: MClassDef): AMethPropdef
        do
@@ -312,33 +389,31 @@ abstract class MContract
        end
 end
 
-# A expect (precondition) contract representation
-# This method check if the requirements of the called method is true.
-class MExpect
-       super MContract
+redef class MExpect
 
        # Define the name of the contract
-       redef fun contract_name: String do return "expects"
+       redef fun contract_name: String do return "expect"
 
        # Display warning if no contract is defined at introduction `expect`,
        # because if no contract is defined at the introduction the added
        # contracts will not cause any error even if they are not satisfied.
        #
-       # exemple
+       # Example:
        # ~~~nitish
        # class A
        #       fun bar [...]
-       #       fun _bar_expects([...])
+       #       fun _bar_expect([...])
        #       do
        #               [empty contract]
        #       end
        # end
        #
        # redef class A
-       #       redef fun bar is expects(contract_condition)
-       #       redef fun _bar_expects([...])
+       #       redef fun bar is expect(contract_condition)
+       #       redef fun _bar_expect([...])
        #       do
-       #               if not (contract_condition) then super
+       #               if (contract_condition) then return
+       #               super
        #       end
        # end
        # ~~~~
@@ -380,9 +455,7 @@ class MExpect
        end
 end
 
-# The root of all contracts where the call is after the execution of the original method (`invariants` and `ensures`).
-abstract class BottomMContract
-       super MContract
+redef class BottomMContract
 
        redef fun create_nblock(v: ContractsVisitor, n_condition: AExpr, args: Array[AExpr]): ABlockExpr
        do
@@ -400,7 +473,9 @@ abstract class BottomMContract
                return n_block
        end
 
-       # Inject the result variable in the `n_block` of the given `n_mpropdef`.
+       # Inject the `result` variable into the `n_block` of the given n_mpropdef`.
+       #
+       # The purpose of the variable is to capture return values to use it in contracts.
        private fun inject_result(v: ContractsVisitor, n_mpropdef: AMethPropdef, ret_type: MType): Variable
        do
                var actual_block = n_mpropdef.n_block
@@ -440,13 +515,10 @@ abstract class BottomMContract
        end
 end
 
-# A ensure (postcondition) representation
-# This method check if the called method respects the expectations of the caller.
-class MEnsure
-       super BottomMContract
+redef class MEnsure
 
        # Define the name of the contract
-       redef fun contract_name: String do return "ensures"
+       redef fun contract_name: String do return "ensure"
 
        redef fun adapt_specific_msignature(m_signature: MSignature): MSignature
        do
@@ -520,73 +592,29 @@ redef class MClass
        end
 end
 
-redef class MMethod
-
-       # The contract facet of the method
-       # it's representing the method with contract
-       # This method call the contract and the method
-       var mcontract_facet: nullable MMethod = null
-
-       # The expected contract method
-       var mexpect: nullable MExpect = null
-
-       # The ensure contract method
-       var mensure: nullable MEnsure = null
-
-       # Check if the MMethod has no ensure contract
-       # if this is the case returns false and built it
-       # else return true
-       private fun check_exist_ensure: Bool
-       do
-               if self.mensure != null then return true
-               # build a new `MEnsure` contract
-               self.mensure = new MEnsure(intro_mclassdef, "_ensures_{name}", intro_mclassdef.location, public_visibility)
-               return false
-       end
-
-       # Check if the MMethod has no expect contract
-       # if this is the case returns false and built it
-       # else return true
-       private fun check_exist_expect: Bool
-       do
-               if self.mexpect != null then return true
-               # build a new `MExpect` contract
-               self.mexpect = new MExpect(intro_mclassdef, "_expects_{name}", intro_mclassdef.location, public_visibility)
-               return false
-       end
-
-       # Check if the MMethod has an contract facet
-       # If the method has no contract facet she create it
-       private fun check_exist_contract_facet(mpropdef : MMethodDef): Bool
-       do
-               if self.mcontract_facet != null then return true
-               # build a new `MMethod` contract
-               self.mcontract_facet = new MMethod(mpropdef.mclassdef, "_contract_{name}", mpropdef.mclassdef.location, public_visibility)
-               return false
-       end
-end
-
 redef class MMethodDef
 
        # Verification of the contract facet
        # Check if a contract facet already exists to use it again or if it is necessary to create it.
-       private fun check_contract_facet(v: ContractsVisitor, n_signature: ASignature, mcontract: MContract, exist_contract: Bool)
+       private fun check_contract_facet(v: ContractsVisitor, n_signature: ASignature, classdef: MClassDef, mcontract: MContract, exist_contract: Bool)
        do
-               var exist_contract_facet = mproperty.check_exist_contract_facet(self)
+               var exist_contract_facet = mproperty.has_contract_facet
                if exist_contract_facet and exist_contract then return
 
                var contract_facet: AMethPropdef
                if not exist_contract_facet then
+                       # If has no contract facet in intro just create it
+                       if classdef != mproperty.intro_mclassdef then create_contract_facet(v, mproperty.intro_mclassdef, n_signature)
                        # If has no contract facet just create it
-                       contract_facet = create_contract_facet(v, n_signature)
+                       contract_facet = create_contract_facet(v, classdef, n_signature)
                else
-                       # Check if the contract facet already exist in this context (in this mclassdef)
-                       if mclassdef.mpropdefs_by_property.has_key(mproperty.mcontract_facet) then
+                       # Check if the contract facet already exist in this context (in this classdef)
+                       if classdef.mpropdefs_by_property.has_key(mproperty.mcontract_facet) then
                                # get the define
-                               contract_facet = v.toolcontext.modelbuilder.mpropdef2node(mclassdef.mpropdefs_by_property[mproperty.mcontract_facet]).as(AMethPropdef)
+                               contract_facet = v.toolcontext.modelbuilder.mpropdef2node(classdef.mpropdefs_by_property[mproperty.mcontract_facet]).as(AMethPropdef)
                        else
                                # create a new contract facet definition
-                               contract_facet = create_contract_facet(v, n_signature)
+                               contract_facet = create_contract_facet(v, classdef, n_signature)
                                var block = v.ast_builder.make_block
                                # super call to the contract facet
                                var n_super_call = v.ast_builder.make_super_call(n_signature.make_parameter_read(v.ast_builder), null)
@@ -605,10 +633,9 @@ redef class MMethodDef
        end
 
        # Method to create a contract facet of the method
-       private fun create_contract_facet(v: ContractsVisitor, n_signature: ASignature): AMethPropdef
+       private fun create_contract_facet(v: ContractsVisitor, classdef: MClassDef, n_signature: ASignature): AMethPropdef
        do
-               var contract_facet = mproperty.mcontract_facet
-               assert contract_facet != null
+               var contract_facet = mproperty.build_contract_facet
                # Defines the contract phase is an init or not
                # it is necessary to use the contracts on constructor
                contract_facet.is_init = self.mproperty.is_init
@@ -617,7 +644,7 @@ redef class MMethodDef
                var m_signature: nullable MSignature = null
                if mproperty.intro.msignature != null then m_signature = mproperty.intro.msignature.clone
 
-               var n_contractdef = mclassdef.mclass.create_empty_method(v, contract_facet, mclassdef, m_signature, n_signature)
+               var n_contractdef = classdef.mclass.create_empty_method(v, contract_facet, classdef, m_signature, n_signature)
                # FIXME set the location because the callsite creation need the node location
                n_contractdef.location = v.current_location
                n_contractdef.validate
@@ -647,7 +674,7 @@ redef class MMethodDef
                v.define_signature(mcontract, n_signature, mproperty.intro.msignature)
 
                var conditiondef = v.build_contract(n_annotation, mcontract, mclassdef)
-               check_contract_facet(v, n_signature.clone, mcontract, exist_contract)
+               check_contract_facet(v, n_signature.clone, mclassdef, mcontract, exist_contract)
                has_contract = true
        end
 
@@ -663,9 +690,9 @@ redef class MMethodDef
        # Is the contract already defined in the context
        #
        # Exemple :
-       # fun foo is expects([...]), expects([...])
+       # fun foo is expect([...]), expect([...])
        #
-       # Here `check_same_contract` display an error when the second expects is processed
+       # Here `check_same_contract` display an error when the second expect is processed
        private fun check_same_contract(v: ContractsVisitor, n_annotation: AAnnotation ,mcontract: MContract): Bool
        do
                if self.mclassdef.mpropdefs_by_property.has_key(mcontract) then
@@ -690,17 +717,6 @@ end
 
 redef class AMethPropdef
 
-       # Execute all method verification scope flow and typing.
-       # It also execute an ast validation to define all parents and all locations
-       private fun do_all(toolcontext: ToolContext)
-       do
-               self.validate
-               # FIXME: The `do_` usage it is maybe to much (verification...). Solution: Cut the `do_` methods into simpler parts
-               self.do_scope(toolcontext)
-               self.do_flow(toolcontext)
-               self.do_typing(toolcontext.modelbuilder)
-       end
-
        # Entry point to create a contract (verification of inheritance, or new contract).
        redef fun create_contracts(v)
        do
@@ -727,14 +743,14 @@ redef class AMethPropdef
        # If this is the case, we built the appropriate contract.
        private fun check_annotation(v: ContractsVisitor, n_annotation: AAnnotation)
        do
-               if n_annotation.name == "expects" then
-                       if not v.check_usage_expects(mpropdef.mclassdef.mmodule) then return
-                       var exist_contract = mpropdef.mproperty.check_exist_expect
-                       mpropdef.construct_contract(v, self.n_signature.as(not null), n_annotation, mpropdef.mproperty.mexpect.as(not null), exist_contract)
-               else if n_annotation.name == "ensures" then
-                       if not v.check_usage_ensures(mpropdef.mclassdef.mmodule) then return
-                       var exist_contract = mpropdef.mproperty.check_exist_ensure
-                       mpropdef.construct_contract(v, self.n_signature.as(not null), n_annotation, mpropdef.mproperty.mensure.as(not null), exist_contract)
+               if n_annotation.name == "expect" then
+                       if not v.check_usage_expect(mpropdef.mclassdef.mmodule) then return
+                       var exist_contract = mpropdef.mproperty.has_expect
+                       mpropdef.construct_contract(v, self.n_signature.as(not null), n_annotation, mpropdef.mproperty.build_expect, exist_contract)
+               else if n_annotation.name == "ensure" then
+                       if not v.check_usage_ensure(mpropdef.mclassdef.mmodule) then return
+                       var exist_contract = mpropdef.mproperty.has_ensure
+                       mpropdef.construct_contract(v, self.n_signature.as(not null), n_annotation, mpropdef.mproperty.build_ensure, exist_contract)
                else if n_annotation.name == "no_contract" then
                        # no_contract found set the flag to true
                        v.find_no_contract = true
@@ -763,25 +779,26 @@ end
 
 redef class MSignature
 
-       # Adapt signature for a expect condition
-       # Removed the return type is it not necessary
-       private fun adapt_to_condition: MSignature do return new MSignature(mparameters.to_a, null)
+       # Adapt signature for an contract
+       #
+       # The returned `MSignature` is the copy of `self` without return type.
+       private fun adapt_to_contract: MSignature do return new MSignature(mparameters.to_a, null)
 
-       # Adapt signature for a ensure condition
+       # Adapt signature for a ensure contract
        #
-       # Create new parameter with the return type
+       # The returned `MSignature` is the copy of `self` without return type.
+       # The return type is replaced by a new parameter `result`
        private fun adapt_to_ensurecondition: MSignature
        do
                var rtype = return_mtype
-               var msignature = adapt_to_condition
+               var msignature = adapt_to_contract
                if rtype != null then
                        msignature.mparameters.add(new MParameter("result", rtype, false))
                end
                return msignature
        end
 
-       # Adapt signature for a expect condition
-       # Removed the return type is it not necessary
+       # The returned `MSignature` is the exact copy of `self`.
        private fun clone: MSignature do return new MSignature(mparameters.to_a, return_mtype)
 end
 
@@ -801,26 +818,26 @@ redef class ASignature
                return args
        end
 
-       # Return a copy of self adapted for the expect condition
-       # npropdef it is use to define the parent of the parameters
-       private fun adapt_to_condition(return_type: nullable AType): ASignature
+       # Create a new ASignature adapted for contract
+       #
+       # The returned `ASignature` is the copy of `self` without return type.
+       private fun adapt_to_contract: ASignature
        do
                var adapt_nsignature = self.clone
-               adapt_nsignature.n_type = return_type
+               if adapt_nsignature.n_type != null then adapt_nsignature.n_type.detach
                return adapt_nsignature
        end
 
-       # Return a copy of self adapted for postcondition on npropdef
+       # Create a new ASignature adapted for ensure
+       #
+       # The returned `ASignature` is the copy of `self` without return type.
+       # The return type is replaced by a new parameter `result`
        private fun adapt_to_ensurecondition: ASignature do
-               var nsignature = adapt_to_condition(null)
+               var nsignature = adapt_to_contract
                if ret_type != null then
-                       var n_id = new TId
-                       n_id.text = "result"
-                       var new_param = new AParam
-                       new_param.n_id = n_id
-                       new_param.variable = new Variable(n_id.text)
-                       new_param.variable.declared_type = ret_type
-                       nsignature.n_params.add new_param
+                       var variable = new Variable("result")
+                       variable.declared_type = ret_type
+                       nsignature.n_params.add new AParam.make(variable, ret_type.create_ast_representation)
                end
                return nsignature
        end