include/llvm/CodeGen/MachineInstr.h

   1 //===-- llvm/CodeGen/MachineInstr.h - MachineInstr class --------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the declaration of the MachineInstr class, which is the
  11 // basic representation for all target dependent machine instructions used by
  12 // the back end.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #ifndef LLVM_CODEGEN_MACHINEINSTR_H
  17 #define LLVM_CODEGEN_MACHINEINSTR_H
  18
  19 #include "llvm/ADT/iterator"
  20 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  21 #include <vector>
  22 #include <cassert>
  23 #include <iosfwd>
  24
  25 namespace llvm {
  26
  27 class Value;
  28 class Function;
  29 class MachineBasicBlock;
  30 class TargetInstrInfo;
  31 class TargetInstrDescriptor;
  32 class TargetMachine;
  33 class GlobalValue;
  34
  35 template <typename T> struct ilist_traits;
  36 template <typename T> struct ilist;
  37
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39 // class MachineOperand
  40 //
  41 //   Representation of each machine instruction operand.
  42 //
  43 struct MachineOperand {
  44   enum MachineOperandType {
  45     MO_Register,                // Register operand.
  46     MO_Immediate,               // Immediate Operand
  47     MO_MachineBasicBlock,       // MachineBasicBlock reference
  48     MO_FrameIndex,              // Abstract Stack Frame Index
  49     MO_ConstantPoolIndex,       // Address of indexed Constant in Constant Pool
  50     MO_JumpTableIndex,          // Address of indexed Jump Table for switch
  51     MO_ExternalSymbol,          // Name of external global symbol
  52     MO_GlobalAddress            // Address of a global value
  53   };
  54
  55 private:
  56   union {
  57     GlobalValue *GV;          // For MO_GlobalAddress.
  58     MachineBasicBlock *MBB;   // For MO_MachineBasicBlock.
  59     const char *SymbolName;   // For MO_ExternalSymbol.
  60     unsigned RegNo;           // For MO_Register.
  61     int64_t immedVal;         // For MO_Immediate and MO_*Index.
  62   } contents;
  63
  64   MachineOperandType opType:8; // Discriminate the union.
  65   bool IsDef : 1;              // True if this is a def, false if this is a use.
  66   bool IsImp : 1;              // True if this is an implicit def or use.
  67
  68   bool IsKill : 1;             // True if this is a reg use and the reg is dead
  69                                // immediately after the read.
  70   bool IsDead : 1;             // True if this is a reg def and the reg is dead
  71                                // immediately after the write. i.e. A register
  72                                // that is defined but never used.
  73
  74   /// offset - Offset to address of global or external, only valid for
  75   /// MO_GlobalAddress, MO_ExternalSym and MO_ConstantPoolIndex
  76   int offset;
  77
  78   MachineOperand() {}
  79 public:
  80   MachineOperand(const MachineOperand &M) {
  81     *this = M;
  82   }
  83
  84   ~MachineOperand() {}
  85
  86   static MachineOperand CreateImm(int64_t Val) {
  87     MachineOperand Op;
  88     Op.opType = MachineOperand::MO_Immediate;
  89     Op.contents.immedVal = Val;
  90     Op.IsDef = false;
  91     Op.IsImp = false;
  92     Op.IsKill = false;
  93     Op.IsDead = false;
  94     Op.offset = 0;
  95     return Op;
  96   }
  97
  98   const MachineOperand &operator=(const MachineOperand &MO) {
  99     contents = MO.contents;
 100     IsDef    = MO.IsDef;
 101     IsImp    = MO.IsImp;
 102     IsKill   = MO.IsKill;
 103     IsDead   = MO.IsDead;
 104     opType   = MO.opType;
 105     offset   = MO.offset;
 106     return *this;
 107   }
 108
 109   /// getType - Returns the MachineOperandType for this operand.
 110   ///
 111   MachineOperandType getType() const { return opType; }
 112
 113   /// Accessors that tell you what kind of MachineOperand you're looking at.
 114   ///
 115   bool isReg() const { return opType == MO_Register; }
 116   bool isImm() const { return opType == MO_Immediate; }
 117   bool isMBB() const { return opType == MO_MachineBasicBlock; }
 118
 119   bool isRegister() const { return opType == MO_Register; }
 120   bool isImmediate() const { return opType == MO_Immediate; }
 121   bool isMachineBasicBlock() const { return opType == MO_MachineBasicBlock; }
 122   bool isFrameIndex() const { return opType == MO_FrameIndex; }
 123   bool isConstantPoolIndex() const { return opType == MO_ConstantPoolIndex; }
 124   bool isJumpTableIndex() const { return opType == MO_JumpTableIndex; }
 125   bool isGlobalAddress() const { return opType == MO_GlobalAddress; }
 126   bool isExternalSymbol() const { return opType == MO_ExternalSymbol; }
 127
 128   int64_t getImm() const {
 129     assert(isImm() && "Wrong MachineOperand accessor");
 130     return contents.immedVal;
 131   }
 132
 133   int64_t getImmedValue() const {
 134     assert(isImm() && "Wrong MachineOperand accessor");
 135     return contents.immedVal;
 136   }
 137   MachineBasicBlock *getMBB() const {
 138     assert(isMachineBasicBlock() && "Wrong MachineOperand accessor");
 139     return contents.MBB;
 140   }
 141   MachineBasicBlock *getMachineBasicBlock() const {
 142     assert(isMachineBasicBlock() && "Wrong MachineOperand accessor");
 143     return contents.MBB;
 144   }
 145   void setMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *MBB) {
 146     assert(isMachineBasicBlock() && "Wrong MachineOperand accessor");
 147     contents.MBB = MBB;
 148   }
 149   int getFrameIndex() const {
 150     assert(isFrameIndex() && "Wrong MachineOperand accessor");
 151     return (int)contents.immedVal;
 152   }
 153   unsigned getConstantPoolIndex() const {
 154     assert(isConstantPoolIndex() && "Wrong MachineOperand accessor");
 155     return (unsigned)contents.immedVal;
 156   }
 157   unsigned getJumpTableIndex() const {
 158     assert(isJumpTableIndex() && "Wrong MachineOperand accessor");
 159     return (unsigned)contents.immedVal;
 160   }
 161   GlobalValue *getGlobal() const {
 162     assert(isGlobalAddress() && "Wrong MachineOperand accessor");
 163     return contents.GV;
 164   }
 165   int getOffset() const {
 166     assert((isGlobalAddress() || isExternalSymbol() || isConstantPoolIndex()) &&
 167         "Wrong MachineOperand accessor");
 168     return offset;
 169   }
 170   const char *getSymbolName() const {
 171     assert(isExternalSymbol() && "Wrong MachineOperand accessor");
 172     return contents.SymbolName;
 173   }
 174
 175   bool isUse() const {
 176     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 177     return !IsDef;
 178   }
 179   bool isDef() const {
 180     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 181     return IsDef;
 182   }
 183   void setIsUse() {
 184     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 185     IsDef = false;
 186   }
 187   void setIsDef() {
 188     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 189     IsDef = true;
 190   }
 191
 192   bool isImplicit() const {
 193     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 194     return IsImp;
 195   }
 196   void setImplicit() {
 197     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 198     IsImp = true;
 199   }
 200
 201   bool isKill() const {
 202     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 203     return IsKill;
 204   }
 205   bool isDead() const {
 206     assert(isRegister() && "Wrong MachineOperand accessor");
 207     return IsDead;
 208   }
 209   void setIsKill() {
 210     assert(isRegister() && !IsDef && "Wrong MachineOperand accessor");
 211     IsKill = true;
 212   }
 213   void setIsDead() {
 214     assert(isRegister() && IsDef && "Wrong MachineOperand accessor");
 215     IsDead = true;
 216   }
 217   void unsetIsKill() {
 218     assert(isRegister() && !IsDef && "Wrong MachineOperand accessor");
 219     IsKill = false;
 220   }
 221   void unsetIsDead() {
 222     assert(isRegister() && IsDef && "Wrong MachineOperand accessor");
 223     IsDead = false;
 224   }
 225
 226   /// getReg - Returns the register number.
 227   ///
 228   unsigned getReg() const {
 229     assert(isRegister() && "This is not a register operand!");
 230     return contents.RegNo;
 231   }
 232
 233   /// MachineOperand mutators.
 234   ///
 235   void setReg(unsigned Reg) {
 236     assert(isRegister() && "This is not a register operand!");
 237     contents.RegNo = Reg;
 238   }
 239
 240   void setImmedValue(int64_t immVal) {
 241     assert(isImm() && "Wrong MachineOperand mutator");
 242     contents.immedVal = immVal;
 243   }
 244   void setImm(int64_t immVal) {
 245     assert(isImm() && "Wrong MachineOperand mutator");
 246     contents.immedVal = immVal;
 247   }
 248
 249   void setOffset(int Offset) {
 250     assert((isGlobalAddress() || isExternalSymbol() || isConstantPoolIndex() ||
 251             isJumpTableIndex()) &&
 252         "Wrong MachineOperand accessor");
 253     offset = Offset;
 254   }
 255   void setConstantPoolIndex(unsigned Idx) {
 256     assert(isConstantPoolIndex() && "Wrong MachineOperand accessor");
 257     contents.immedVal = Idx;
 258   }
 259   void setJumpTableIndex(unsigned Idx) {
 260     assert(isJumpTableIndex() && "Wrong MachineOperand accessor");
 261     contents.immedVal = Idx;
 262   }
 263
 264   /// isIdenticalTo - Return true if this operand is identical to the specified
 265   /// operand. Note: This method ignores isKill and isDead properties.
 266   bool isIdenticalTo(const MachineOperand &Other) const;
 267
 268   /// ChangeToImmediate - Replace this operand with a new immediate operand of
 269   /// the specified value.  If an operand is known to be an immediate already,
 270   /// the setImmedValue method should be used.
 271   void ChangeToImmediate(int64_t ImmVal) {
 272     opType = MO_Immediate;
 273     contents.immedVal = ImmVal;
 274   }
 275
 276   /// ChangeToRegister - Replace this operand with a new register operand of
 277   /// the specified value.  If an operand is known to be an register already,
 278   /// the setReg method should be used.
 279   void ChangeToRegister(unsigned Reg, bool isDef) {
 280     opType = MO_Register;
 281     contents.RegNo = Reg;
 282     IsDef = isDef;
 283     IsImp = false;
 284     IsKill = false;
 285     IsDead = false;
 286   }
 287
 288   friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MachineOperand& mop);
 289
 290   friend class MachineInstr;
 291 };
 292
 293
 294 //===----------------------------------------------------------------------===//
 295 /// MachineInstr - Representation of each machine instruction.
 296 ///
 297 class MachineInstr {
 298   short Opcode;                         // the opcode
 299   short NumImplicitOps;                 // Number of implicit operands (which
 300                                         // are determined at construction time).
 301
 302   std::vector<MachineOperand> Operands; // the operands
 303   MachineInstr* prev, *next;            // links for our intrusive list
 304   MachineBasicBlock* parent;            // pointer to the owning basic block
 305
 306   // OperandComplete - Return true if it's illegal to add a new operand
 307   bool OperandsComplete() const;
 308
 309   MachineInstr(const MachineInstr&);
 310   void operator=(const MachineInstr&); // DO NOT IMPLEMENT
 311
 312   // Intrusive list support
 313   //
 314   friend struct ilist_traits<MachineInstr>;
 315
 316 public:
 317   /// MachineInstr ctor - This constructor reserves space for numOperand
 318   /// operands.
 319   MachineInstr(short Opcode, unsigned numOperands);
 320
 321   /// MachineInstr ctor - This constructor create a MachineInstr and add the
 322   /// implicit operands. It reserves space for numOperand operands.
 323   MachineInstr(const TargetInstrInfo &TII, short Opcode, unsigned numOperands);
 324
 325   /// MachineInstr ctor - Work exactly the same as the ctor above, except that
 326   /// the MachineInstr is created and added to the end of the specified basic
 327   /// block.
 328   ///
 329   MachineInstr(MachineBasicBlock *MBB, short Opcode, unsigned numOps);
 330
 331   ~MachineInstr();
 332
 333   const MachineBasicBlock* getParent() const { return parent; }
 334   MachineBasicBlock* getParent() { return parent; }
 335
 336   /// getOpcode - Returns the opcode of this MachineInstr.
 337   ///
 338   const int getOpcode() const { return Opcode; }
 339
 340   /// Access to explicit operands of the instruction.
 341   ///
 342   unsigned getNumOperands() const { return Operands.size(); }
 343
 344   const MachineOperand& getOperand(unsigned i) const {
 345     assert(i < getNumOperands() && "getOperand() out of range!");
 346     return Operands[i];
 347   }
 348   MachineOperand& getOperand(unsigned i) {
 349     assert(i < getNumOperands() && "getOperand() out of range!");
 350     return Operands[i];
 351   }
 352
 353
 354   /// isIdenticalTo - Return true if this instruction is identical to (same
 355   /// opcode and same operands as) the specified instruction.
 356   bool isIdenticalTo(const MachineInstr *Other) const {
 357     if (Other->getOpcode() != getOpcode() ||
 358         Other->getNumOperands() != getNumOperands())
 359       return false;
 360     for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
 361       if (!getOperand(i).isIdenticalTo(Other->getOperand(i)))
 362         return false;
 363     return true;
 364   }
 365
 366   /// clone - Create a copy of 'this' instruction that is identical in
 367   /// all ways except the the instruction has no parent, prev, or next.
 368   MachineInstr* clone() const { return new MachineInstr(*this); }
 369
 370   /// removeFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
 371   /// block, and returns it, but does not delete it.
 372   MachineInstr *removeFromParent();
 373
 374   /// eraseFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
 375   /// block and deletes it.
 376   void eraseFromParent() {
 377     delete removeFromParent();
 378   }
 379
 380   /// copyKillDeadInfo - Copies kill / dead operand properties from MI.
 381   ///
 382   void copyKillDeadInfo(const MachineInstr *MI) {
 383     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 384       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 385       if (MO.isReg() && (MO.isKill() || MO.isDead())) {
 386         for (unsigned j = 0, ee = getNumOperands(); j != ee; ++j) {
 387           MachineOperand &MOp = getOperand(j);
 388           if (MOp.isIdenticalTo(MO)) {
 389             if (MO.isKill())
 390               MOp.setIsKill();
 391             else
 392               MOp.setIsDead();
 393             break;
 394           }
 395         }
 396       }
 397     }
 398   }
 399
 400   //
 401   // Debugging support
 402   //
 403   void print(std::ostream &OS, const TargetMachine *TM) const;
 404   void dump() const;
 405   friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MachineInstr& minstr);
 406
 407   //===--------------------------------------------------------------------===//
 408   // Accessors to add operands when building up machine instructions.
 409   //
 410
 411   /// addRegOperand - Add a register operand.
 412   ///
 413   void addRegOperand(unsigned Reg, bool IsDef, bool IsImp = false,
 414                      bool IsKill = false, bool IsDead = false) {
 415     MachineOperand &Op = AddNewOperand(IsImp);
 416     Op.opType = MachineOperand::MO_Register;
 417     Op.IsDef = IsDef;
 418     Op.IsImp = IsImp;
 419     Op.IsKill = IsKill;
 420     Op.IsDead = IsDead;
 421     Op.contents.RegNo = Reg;
 422     Op.offset = 0;
 423   }
 424
 425   /// addImmOperand - Add a zero extended constant argument to the
 426   /// machine instruction.
 427   ///
 428   void addImmOperand(int64_t Val) {
 429     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 430     Op.opType = MachineOperand::MO_Immediate;
 431     Op.contents.immedVal = Val;
 432     Op.offset = 0;
 433   }
 434
 435   void addMachineBasicBlockOperand(MachineBasicBlock *MBB) {
 436     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 437     Op.opType = MachineOperand::MO_MachineBasicBlock;
 438     Op.contents.MBB = MBB;
 439     Op.offset = 0;
 440   }
 441
 442   /// addFrameIndexOperand - Add an abstract frame index to the instruction
 443   ///
 444   void addFrameIndexOperand(unsigned Idx) {
 445     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 446     Op.opType = MachineOperand::MO_FrameIndex;
 447     Op.contents.immedVal = Idx;
 448     Op.offset = 0;
 449   }
 450
 451   /// addConstantPoolndexOperand - Add a constant pool object index to the
 452   /// instruction.
 453   ///
 454   void addConstantPoolIndexOperand(unsigned Idx, int Offset) {
 455     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 456     Op.opType = MachineOperand::MO_ConstantPoolIndex;
 457     Op.contents.immedVal = Idx;
 458     Op.offset = Offset;
 459   }
 460
 461   /// addJumpTableIndexOperand - Add a jump table object index to the
 462   /// instruction.
 463   ///
 464   void addJumpTableIndexOperand(unsigned Idx) {
 465     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 466     Op.opType = MachineOperand::MO_JumpTableIndex;
 467     Op.contents.immedVal = Idx;
 468     Op.offset = 0;
 469   }
 470
 471   void addGlobalAddressOperand(GlobalValue *GV, int Offset) {
 472     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 473     Op.opType = MachineOperand::MO_GlobalAddress;
 474     Op.contents.GV = GV;
 475     Op.offset = Offset;
 476   }
 477
 478   /// addExternalSymbolOperand - Add an external symbol operand to this instr
 479   ///
 480   void addExternalSymbolOperand(const char *SymName) {
 481     MachineOperand &Op = AddNewOperand();
 482     Op.opType = MachineOperand::MO_ExternalSymbol;
 483     Op.contents.SymbolName = SymName;
 484     Op.offset = 0;
 485   }
 486
 487   //===--------------------------------------------------------------------===//
 488   // Accessors used to modify instructions in place.
 489   //
 490
 491   /// setOpcode - Replace the opcode of the current instruction with a new one.
 492   ///
 493   void setOpcode(unsigned Op) { Opcode = Op; }
 494
 495   /// RemoveOperand - Erase an operand  from an instruction, leaving it with one
 496   /// fewer operand than it started with.
 497   ///
 498   void RemoveOperand(unsigned i) {
 499     Operands.erase(Operands.begin()+i);
 500   }
 501 private:
 502   MachineOperand &AddNewOperand(bool IsImp = false) {
 503     assert((IsImp || !OperandsComplete()) &&
 504            "Trying to add an operand to a machine instr that is already done!");
 505     if (NumImplicitOps == 0) { // This is true most of the time.
 506       Operands.push_back(MachineOperand());
 507       return Operands.back();
 508     } else {
 509       return *Operands.insert(Operands.begin()+Operands.size()-NumImplicitOps,
 510                               MachineOperand());
 511     }
 512   }
 513
 514   /// addImplicitDefUseOperands - Add all implicit def and use operands to
 515   /// this instruction.
 516   void addImplicitDefUseOperands(const TargetInstrDescriptor &TID);
 517 };
 518
 519 //===----------------------------------------------------------------------===//
 520 // Debugging Support
 521
 522 std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const MachineInstr &MI);
 523 std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const MachineOperand &MO);
 524
 525 } // End llvm namespace
 526
 527 #endif