include/llvm/CodeGen/MachineInstr.h

   1 //===-- llvm/CodeGen/MachineInstr.h - MachineInstr class --------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // 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/CodeGen/MachineOperand.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetInstrDesc.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetOpcodes.h"
  22 #include "llvm/ADT/ilist.h"
  23 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
  24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  25 #include "llvm/ADT/DenseMapInfo.h"
  26 #include "llvm/Support/DebugLoc.h"
  27 #include <vector>
  28
  29 namespace llvm {
  30
  31 template <typename T> class SmallVectorImpl;
  32 class AliasAnalysis;
  33 class TargetInstrDesc;
  34 class TargetInstrInfo;
  35 class TargetRegisterInfo;
  36 class MachineFunction;
  37 class MachineMemOperand;
  38
  39 //===----------------------------------------------------------------------===//
  40 /// MachineInstr - Representation of each machine instruction.
  41 ///
  42 class MachineInstr : public ilist_node<MachineInstr> {
  43 public:
  44   typedef MachineMemOperand **mmo_iterator;
  45
  46   /// Flags to specify different kinds of comments to output in
  47   /// assembly code.  These flags carry semantic information not
  48   /// otherwise easily derivable from the IR text.
  49   ///
  50   enum CommentFlag {
  51     ReloadReuse = 0x1
  52   };
  53
  54 private:
  55   const TargetInstrDesc *TID;           // Instruction descriptor.
  56   unsigned short NumImplicitOps;        // Number of implicit operands (which
  57                                         // are determined at construction time).
  58
  59   unsigned short AsmPrinterFlags;       // Various bits of information used by
  60                                         // the AsmPrinter to emit helpful
  61                                         // comments.  This is *not* semantic
  62                                         // information.  Do not use this for
  63                                         // anything other than to convey comment
  64                                         // information to AsmPrinter.
  65
  66   std::vector<MachineOperand> Operands; // the operands
  67   mmo_iterator MemRefs;                 // information on memory references
  68   mmo_iterator MemRefsEnd;
  69   MachineBasicBlock *Parent;            // Pointer to the owning basic block.
  70   DebugLoc debugLoc;                    // Source line information.
  71
  72   // OperandComplete - Return true if it's illegal to add a new operand
  73   bool OperandsComplete() const;
  74
  75   MachineInstr(const MachineInstr&);   // DO NOT IMPLEMENT
  76   void operator=(const MachineInstr&); // DO NOT IMPLEMENT
  77
  78   // Intrusive list support
  79   friend struct ilist_traits<MachineInstr>;
  80   friend struct ilist_traits<MachineBasicBlock>;
  81   void setParent(MachineBasicBlock *P) { Parent = P; }
  82
  83   /// MachineInstr ctor - This constructor creates a copy of the given
  84   /// MachineInstr in the given MachineFunction.
  85   MachineInstr(MachineFunction &, const MachineInstr &);
  86
  87   /// MachineInstr ctor - This constructor creates a dummy MachineInstr with
  88   /// TID NULL and no operands.
  89   MachineInstr();
  90
  91   // The next two constructors have DebugLoc and non-DebugLoc versions;
  92   // over time, the non-DebugLoc versions should be phased out and eventually
  93   // removed.
  94
  95   /// MachineInstr ctor - This constructor creates a MachineInstr and adds the
  96   /// implicit operands.  It reserves space for the number of operands specified
  97   /// by the TargetInstrDesc.  The version with a DebugLoc should be preferred.
  98   explicit MachineInstr(const TargetInstrDesc &TID, bool NoImp = false);
  99
 100   /// MachineInstr ctor - Work exactly the same as the ctor above, except that
 101   /// the MachineInstr is created and added to the end of the specified basic
 102   /// block.  The version with a DebugLoc should be preferred.
 103   MachineInstr(MachineBasicBlock *MBB, const TargetInstrDesc &TID);
 104
 105   /// MachineInstr ctor - This constructor create a MachineInstr and add the
 106   /// implicit operands.  It reserves space for number of operands specified by
 107   /// TargetInstrDesc.  An explicit DebugLoc is supplied.
 108   explicit MachineInstr(const TargetInstrDesc &TID, const DebugLoc dl,
 109                         bool NoImp = false);
 110
 111   /// MachineInstr ctor - Work exactly the same as the ctor above, except that
 112   /// the MachineInstr is created and added to the end of the specified basic
 113   /// block.
 114   MachineInstr(MachineBasicBlock *MBB, const DebugLoc dl,
 115                const TargetInstrDesc &TID);
 116
 117   ~MachineInstr();
 118
 119   // MachineInstrs are pool-allocated and owned by MachineFunction.
 120   friend class MachineFunction;
 121
 122 public:
 123   const MachineBasicBlock* getParent() const { return Parent; }
 124   MachineBasicBlock* getParent() { return Parent; }
 125
 126   /// getAsmPrinterFlags - Return the asm printer flags bitvector.
 127   ///
 128   unsigned short getAsmPrinterFlags() const { return AsmPrinterFlags; }
 129
 130   /// getAsmPrinterFlag - Return whether an AsmPrinter flag is set.
 131   ///
 132   bool getAsmPrinterFlag(CommentFlag Flag) const {
 133     return AsmPrinterFlags & Flag;
 134   }
 135
 136   /// setAsmPrinterFlag - Set a flag for the AsmPrinter.
 137   ///
 138   void setAsmPrinterFlag(CommentFlag Flag) {
 139     AsmPrinterFlags |= (unsigned short)Flag;
 140   }
 141
 142   /// getDebugLoc - Returns the debug location id of this MachineInstr.
 143   ///
 144   DebugLoc getDebugLoc() const { return debugLoc; }
 145
 146   /// getDesc - Returns the target instruction descriptor of this
 147   /// MachineInstr.
 148   const TargetInstrDesc &getDesc() const { return *TID; }
 149
 150   /// getOpcode - Returns the opcode of this MachineInstr.
 151   ///
 152   int getOpcode() const { return TID->Opcode; }
 153
 154   /// Access to explicit operands of the instruction.
 155   ///
 156   unsigned getNumOperands() const { return (unsigned)Operands.size(); }
 157
 158   const MachineOperand& getOperand(unsigned i) const {
 159     assert(i < getNumOperands() && "getOperand() out of range!");
 160     return Operands[i];
 161   }
 162   MachineOperand& getOperand(unsigned i) {
 163     assert(i < getNumOperands() && "getOperand() out of range!");
 164     return Operands[i];
 165   }
 166
 167   /// getNumExplicitOperands - Returns the number of non-implicit operands.
 168   ///
 169   unsigned getNumExplicitOperands() const;
 170
 171   /// Access to memory operands of the instruction
 172   mmo_iterator memoperands_begin() const { return MemRefs; }
 173   mmo_iterator memoperands_end() const { return MemRefsEnd; }
 174   bool memoperands_empty() const { return MemRefsEnd == MemRefs; }
 175
 176   /// hasOneMemOperand - Return true if this instruction has exactly one
 177   /// MachineMemOperand.
 178   bool hasOneMemOperand() const {
 179     return MemRefsEnd - MemRefs == 1;
 180   }
 181
 182   enum MICheckType {
 183     CheckDefs,      // Check all operands for equality
 184     IgnoreDefs,     // Ignore all definitions
 185     IgnoreVRegDefs  // Ignore virtual register definitions
 186   };
 187
 188   /// isIdenticalTo - Return true if this instruction is identical to (same
 189   /// opcode and same operands as) the specified instruction.
 190   bool isIdenticalTo(const MachineInstr *Other,
 191                      MICheckType Check = CheckDefs) const;
 192
 193   /// removeFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
 194   /// block, and returns it, but does not delete it.
 195   MachineInstr *removeFromParent();
 196
 197   /// eraseFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
 198   /// block and deletes it.
 199   void eraseFromParent();
 200
 201   /// isLabel - Returns true if the MachineInstr represents a label.
 202   ///
 203   bool isLabel() const {
 204     return getOpcode() == TargetOpcode::DBG_LABEL ||
 205            getOpcode() == TargetOpcode::EH_LABEL ||
 206            getOpcode() == TargetOpcode::GC_LABEL;
 207   }
 208
 209   bool isDebugLabel() const { return getOpcode() == TargetOpcode::DBG_LABEL; }
 210   bool isEHLabel() const { return getOpcode() == TargetOpcode::EH_LABEL; }
 211   bool isGCLabel() const { return getOpcode() == TargetOpcode::GC_LABEL; }
 212   bool isDebugValue() const { return getOpcode() == TargetOpcode::DBG_VALUE; }
 213
 214   bool isPHI() const { return getOpcode() == TargetOpcode::PHI; }
 215   bool isKill() const { return getOpcode() == TargetOpcode::KILL; }
 216   bool isImplicitDef() const { return getOpcode()==TargetOpcode::IMPLICIT_DEF; }
 217   bool isInlineAsm() const { return getOpcode() == TargetOpcode::INLINEASM; }
 218   bool isExtractSubreg() const {
 219     return getOpcode() == TargetOpcode::EXTRACT_SUBREG;
 220   }
 221   bool isInsertSubreg() const {
 222     return getOpcode() == TargetOpcode::INSERT_SUBREG;
 223   }
 224   bool isSubregToReg() const {
 225     return getOpcode() == TargetOpcode::SUBREG_TO_REG;
 226   }
 227   bool isRegSequence() const {
 228     return getOpcode() == TargetOpcode::REG_SEQUENCE;
 229   }
 230   bool isCopy() const {
 231     return getOpcode() == TargetOpcode::COPY;
 232   }
 233
 234   /// isCopyLike - Return true if the instruction behaves like a copy.
 235   /// This does not include native copy instructions.
 236   bool isCopyLike() const {
 237     return isCopy() || isSubregToReg() || isExtractSubreg() || isInsertSubreg();
 238   }
 239
 240   /// readsRegister - Return true if the MachineInstr reads the specified
 241   /// register. If TargetRegisterInfo is passed, then it also checks if there
 242   /// is a read of a super-register.
 243   /// This does not count partial redefines of virtual registers as reads:
 244   ///   %reg1024:6 = OP.
 245   bool readsRegister(unsigned Reg, const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) const {
 246     return findRegisterUseOperandIdx(Reg, false, TRI) != -1;
 247   }
 248
 249   /// readsVirtualRegister - Return true if the MachineInstr reads the specified
 250   /// virtual register. Take into account that a partial define is a
 251   /// read-modify-write operation.
 252   bool readsVirtualRegister(unsigned Reg) const {
 253     return readsWritesVirtualRegister(Reg).first;
 254   }
 255
 256   /// readsWritesVirtualRegister - Return a pair of bools (reads, writes)
 257   /// indicating if this instruction reads or writes Reg. This also considers
 258   /// partial defines.
 259   /// If Ops is not null, all operand indices for Reg are added.
 260   std::pair<bool,bool> readsWritesVirtualRegister(unsigned Reg,
 261                                       SmallVectorImpl<unsigned> *Ops = 0) const;
 262
 263   /// killsRegister - Return true if the MachineInstr kills the specified
 264   /// register. If TargetRegisterInfo is passed, then it also checks if there is
 265   /// a kill of a super-register.
 266   bool killsRegister(unsigned Reg, const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) const {
 267     return findRegisterUseOperandIdx(Reg, true, TRI) != -1;
 268   }
 269
 270   /// definesRegister - Return true if the MachineInstr fully defines the
 271   /// specified register. If TargetRegisterInfo is passed, then it also checks
 272   /// if there is a def of a super-register.
 273   /// NOTE: It's ignoring subreg indices on virtual registers.
 274   bool definesRegister(unsigned Reg, const TargetRegisterInfo *TRI=NULL) const {
 275     return findRegisterDefOperandIdx(Reg, false, false, TRI) != -1;
 276   }
 277
 278   /// modifiesRegister - Return true if the MachineInstr modifies (fully define
 279   /// or partially define) the specified register.
 280   /// NOTE: It's ignoring subreg indices on virtual registers.
 281   bool modifiesRegister(unsigned Reg, const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 282     return findRegisterDefOperandIdx(Reg, false, true, TRI) != -1;
 283   }
 284
 285   /// registerDefIsDead - Returns true if the register is dead in this machine
 286   /// instruction. If TargetRegisterInfo is passed, then it also checks
 287   /// if there is a dead def of a super-register.
 288   bool registerDefIsDead(unsigned Reg,
 289                          const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) const {
 290     return findRegisterDefOperandIdx(Reg, true, false, TRI) != -1;
 291   }
 292
 293   /// findRegisterUseOperandIdx() - Returns the operand index that is a use of
 294   /// the specific register or -1 if it is not found. It further tightens
 295   /// the search criteria to a use that kills the register if isKill is true.
 296   int findRegisterUseOperandIdx(unsigned Reg, bool isKill = false,
 297                                 const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) const;
 298
 299   /// findRegisterUseOperand - Wrapper for findRegisterUseOperandIdx, it returns
 300   /// a pointer to the MachineOperand rather than an index.
 301   MachineOperand *findRegisterUseOperand(unsigned Reg, bool isKill = false,
 302                                          const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) {
 303     int Idx = findRegisterUseOperandIdx(Reg, isKill, TRI);
 304     return (Idx == -1) ? NULL : &getOperand(Idx);
 305   }
 306
 307   /// findRegisterDefOperandIdx() - Returns the operand index that is a def of
 308   /// the specified register or -1 if it is not found. If isDead is true, defs
 309   /// that are not dead are skipped. If Overlap is true, then it also looks for
 310   /// defs that merely overlap the specified register. If TargetRegisterInfo is
 311   /// non-null, then it also checks if there is a def of a super-register.
 312   int findRegisterDefOperandIdx(unsigned Reg,
 313                                 bool isDead = false, bool Overlap = false,
 314                                 const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) const;
 315
 316   /// findRegisterDefOperand - Wrapper for findRegisterDefOperandIdx, it returns
 317   /// a pointer to the MachineOperand rather than an index.
 318   MachineOperand *findRegisterDefOperand(unsigned Reg, bool isDead = false,
 319                                          const TargetRegisterInfo *TRI = NULL) {
 320     int Idx = findRegisterDefOperandIdx(Reg, isDead, false, TRI);
 321     return (Idx == -1) ? NULL : &getOperand(Idx);
 322   }
 323
 324   /// findFirstPredOperandIdx() - Find the index of the first operand in the
 325   /// operand list that is used to represent the predicate. It returns -1 if
 326   /// none is found.
 327   int findFirstPredOperandIdx() const;
 328
 329   /// isRegTiedToUseOperand - Given the index of a register def operand,
 330   /// check if the register def is tied to a source operand, due to either
 331   /// two-address elimination or inline assembly constraints. Returns the
 332   /// first tied use operand index by reference is UseOpIdx is not null.
 333   bool isRegTiedToUseOperand(unsigned DefOpIdx, unsigned *UseOpIdx = 0) const;
 334
 335   /// isRegTiedToDefOperand - Return true if the use operand of the specified
 336   /// index is tied to an def operand. It also returns the def operand index by
 337   /// reference if DefOpIdx is not null.
 338   bool isRegTiedToDefOperand(unsigned UseOpIdx, unsigned *DefOpIdx = 0) const;
 339
 340   /// clearKillInfo - Clears kill flags on all operands.
 341   ///
 342   void clearKillInfo();
 343
 344   /// copyKillDeadInfo - Copies kill / dead operand properties from MI.
 345   ///
 346   void copyKillDeadInfo(const MachineInstr *MI);
 347
 348   /// copyPredicates - Copies predicate operand(s) from MI.
 349   void copyPredicates(const MachineInstr *MI);
 350
 351   /// substituteRegister - Replace all occurrences of FromReg with ToReg:SubIdx,
 352   /// properly composing subreg indices where necessary.
 353   void substituteRegister(unsigned FromReg, unsigned ToReg, unsigned SubIdx,
 354                           const TargetRegisterInfo &RegInfo);
 355
 356   /// addRegisterKilled - We have determined MI kills a register. Look for the
 357   /// operand that uses it and mark it as IsKill. If AddIfNotFound is true,
 358   /// add a implicit operand if it's not found. Returns true if the operand
 359   /// exists / is added.
 360   bool addRegisterKilled(unsigned IncomingReg,
 361                          const TargetRegisterInfo *RegInfo,
 362                          bool AddIfNotFound = false);
 363
 364   /// addRegisterDead - We have determined MI defined a register without a use.
 365   /// Look for the operand that defines it and mark it as IsDead. If
 366   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found. Returns
 367   /// true if the operand exists / is added.
 368   bool addRegisterDead(unsigned IncomingReg, const TargetRegisterInfo *RegInfo,
 369                        bool AddIfNotFound = false);
 370
 371   /// addRegisterDefined - We have determined MI defines a register. Make sure
 372   /// there is an operand defining Reg.
 373   void addRegisterDefined(unsigned IncomingReg,
 374                           const TargetRegisterInfo *RegInfo = 0);
 375
 376   /// setPhysRegsDeadExcept - Mark every physreg used by this instruction as dead
 377   /// except those in the UsedRegs list.
 378   void setPhysRegsDeadExcept(const SmallVectorImpl<unsigned> &UsedRegs,
 379                              const TargetRegisterInfo &TRI);
 380
 381   /// isSafeToMove - Return true if it is safe to move this instruction. If
 382   /// SawStore is set to true, it means that there is a store (or call) between
 383   /// the instruction's location and its intended destination.
 384   bool isSafeToMove(const TargetInstrInfo *TII, AliasAnalysis *AA,
 385                     bool &SawStore) const;
 386
 387   /// isSafeToReMat - Return true if it's safe to rematerialize the specified
 388   /// instruction which defined the specified register instead of copying it.
 389   bool isSafeToReMat(const TargetInstrInfo *TII, AliasAnalysis *AA,
 390                      unsigned DstReg) const;
 391
 392   /// hasVolatileMemoryRef - Return true if this instruction may have a
 393   /// volatile memory reference, or if the information describing the
 394   /// memory reference is not available. Return false if it is known to
 395   /// have no volatile memory references.
 396   bool hasVolatileMemoryRef() const;
 397
 398   /// isInvariantLoad - Return true if this instruction is loading from a
 399   /// location whose value is invariant across the function.  For example,
 400   /// loading a value from the constant pool or from the argument area of
 401   /// a function if it does not change.  This should only return true of *all*
 402   /// loads the instruction does are invariant (if it does multiple loads).
 403   bool isInvariantLoad(AliasAnalysis *AA) const;
 404
 405   /// isConstantValuePHI - If the specified instruction is a PHI that always
 406   /// merges together the same virtual register, return the register, otherwise
 407   /// return 0.
 408   unsigned isConstantValuePHI() const;
 409
 410   /// allDefsAreDead - Return true if all the defs of this instruction are dead.
 411   ///
 412   bool allDefsAreDead() const;
 413
 414   //
 415   // Debugging support
 416   //
 417   void print(raw_ostream &OS, const TargetMachine *TM = 0) const;
 418   void dump() const;
 419
 420   //===--------------------------------------------------------------------===//
 421   // Accessors used to build up machine instructions.
 422
 423   /// addOperand - Add the specified operand to the instruction.  If it is an
 424   /// implicit operand, it is added to the end of the operand list.  If it is
 425   /// an explicit operand it is added at the end of the explicit operand list
 426   /// (before the first implicit operand).
 427   void addOperand(const MachineOperand &Op);
 428
 429   /// setDesc - Replace the instruction descriptor (thus opcode) of
 430   /// the current instruction with a new one.
 431   ///
 432   void setDesc(const TargetInstrDesc &tid) { TID = &tid; }
 433
 434   /// setDebugLoc - Replace current source information with new such.
 435   /// Avoid using this, the constructor argument is preferable.
 436   ///
 437   void setDebugLoc(const DebugLoc dl) { debugLoc = dl; }
 438
 439   /// RemoveOperand - Erase an operand  from an instruction, leaving it with one
 440   /// fewer operand than it started with.
 441   ///
 442   void RemoveOperand(unsigned i);
 443
 444   /// addMemOperand - Add a MachineMemOperand to the machine instruction.
 445   /// This function should be used only occasionally. The setMemRefs function
 446   /// is the primary method for setting up a MachineInstr's MemRefs list.
 447   void addMemOperand(MachineFunction &MF, MachineMemOperand *MO);
 448
 449   /// setMemRefs - Assign this MachineInstr's memory reference descriptor
 450   /// list. This does not transfer ownership.
 451   void setMemRefs(mmo_iterator NewMemRefs, mmo_iterator NewMemRefsEnd) {
 452     MemRefs = NewMemRefs;
 453     MemRefsEnd = NewMemRefsEnd;
 454   }
 455
 456 private:
 457   /// getRegInfo - If this instruction is embedded into a MachineFunction,
 458   /// return the MachineRegisterInfo object for the current function, otherwise
 459   /// return null.
 460   MachineRegisterInfo *getRegInfo();
 461
 462   /// addImplicitDefUseOperands - Add all implicit def and use operands to
 463   /// this instruction.
 464   void addImplicitDefUseOperands();
 465
 466   /// RemoveRegOperandsFromUseLists - Unlink all of the register operands in
 467   /// this instruction from their respective use lists.  This requires that the
 468   /// operands already be on their use lists.
 469   void RemoveRegOperandsFromUseLists();
 470
 471   /// AddRegOperandsToUseLists - Add all of the register operands in
 472   /// this instruction from their respective use lists.  This requires that the
 473   /// operands not be on their use lists yet.
 474   void AddRegOperandsToUseLists(MachineRegisterInfo &RegInfo);
 475 };
 476
 477 /// MachineInstrExpressionTrait - Special DenseMapInfo traits to compare
 478 /// MachineInstr* by *value* of the instruction rather than by pointer value.
 479 /// The hashing and equality testing functions ignore definitions so this is
 480 /// useful for CSE, etc.
 481 struct MachineInstrExpressionTrait : DenseMapInfo<MachineInstr*> {
 482   static inline MachineInstr *getEmptyKey() {
 483     return 0;
 484   }
 485
 486   static inline MachineInstr *getTombstoneKey() {
 487     return reinterpret_cast<MachineInstr*>(-1);
 488   }
 489
 490   static unsigned getHashValue(const MachineInstr* const &MI);
 491
 492   static bool isEqual(const MachineInstr* const &LHS,
 493                       const MachineInstr* const &RHS) {
 494     if (RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey() ||
 495         LHS == getEmptyKey() || LHS == getTombstoneKey())
 496       return LHS == RHS;
 497     return LHS->isIdenticalTo(RHS, MachineInstr::IgnoreVRegDefs);
 498   }
 499 };
 500
 501 //===----------------------------------------------------------------------===//
 502 // Debugging Support
 503
 504 inline raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const MachineInstr &MI) {
 505   MI.print(OS);
 506   return OS;
 507 }
 508
 509 } // End llvm namespace
 510
 511 #endif