Replace CanBeDuplicated() with a M_NOT_DUPLICABLE bit.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetInstrInfo.h
1 //===-- llvm/Target/TargetInstrInfo.h - Instruction Info --------*- 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 describes the target machine instructions to the code generator.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
15 #define LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
18 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
19 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
20 #include <vector>
21 #include <cassert>
22
23 namespace llvm {
24
25 class MachineInstr;
26 class TargetMachine;
27 class MachineCodeForInstruction;
28 class TargetRegisterClass;
29 class LiveVariables;
30
31 //---------------------------------------------------------------------------
32 // Data types used to define information about a single machine instruction
33 //---------------------------------------------------------------------------
34
35 typedef short MachineOpCode;
36 typedef unsigned InstrSchedClass;
37
38 //---------------------------------------------------------------------------
39 // struct TargetInstrDescriptor:
40 //  Predefined information about each machine instruction.
41 //  Designed to initialized statically.
42 //
43
44 const unsigned M_BRANCH_FLAG           = 1 << 0;
45 const unsigned M_CALL_FLAG             = 1 << 1;
46 const unsigned M_RET_FLAG              = 1 << 2;
47 const unsigned M_BARRIER_FLAG          = 1 << 3;
48 const unsigned M_DELAY_SLOT_FLAG       = 1 << 4;
49 const unsigned M_LOAD_FLAG             = 1 << 5;
50 const unsigned M_STORE_FLAG            = 1 << 6;
51
52 // M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR - This is a 2-address instruction which can be
53 // changed into a 3-address instruction if the first two operands cannot be
54 // assigned to the same register.  The target must implement the
55 // TargetInstrInfo::convertToThreeAddress method for this instruction.
56 const unsigned M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR = 1 << 7;
57
58 // This M_COMMUTABLE - is a 2- or 3-address instruction (of the form X = op Y,
59 // Z), which produces the same result if Y and Z are exchanged.
60 const unsigned M_COMMUTABLE            = 1 << 8;
61
62 // M_TERMINATOR_FLAG - Is this instruction part of the terminator for a basic
63 // block?  Typically this is things like return and branch instructions.
64 // Various passes use this to insert code into the bottom of a basic block, but
65 // before control flow occurs.
66 const unsigned M_TERMINATOR_FLAG       = 1 << 9;
67
68 // M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION - Set if this instruction requires custom
69 // insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a machine basic
70 // block.
71 const unsigned M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION = 1 << 10;
72
73 // M_VARIABLE_OPS - Set if this instruction can have a variable number of extra
74 // operands in addition to the minimum number operands specified.
75 const unsigned M_VARIABLE_OPS = 1 << 11;
76
77 // M_PREDICABLE - Set if this instruction has a predicate operand that
78 // controls execution. It may be set to 'always'.
79 const unsigned M_PREDICABLE = 1 << 12;
80
81 // M_REMATERIALIZIBLE - Set if this instruction can be trivally re-materialized
82 // at any time, e.g. constant generation, load from constant pool.
83 const unsigned M_REMATERIALIZIBLE = 1 << 13;
84
85 // M_CLOBBERS_PRED - Set if this instruction may clobbers the condition code
86 // register and / or registers that are used to predicate instructions.
87 const unsigned M_CLOBBERS_PRED = 1 << 14;
88
89 // M_NOT_DUPLICABLE - Set if this instruction cannot be safely duplicated.
90 // (e.g. instructions with unique labels attached).
91 const unsigned M_NOT_DUPLICABLE = 1 << 15;
92
93 // Machine operand flags
94 // M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS - Set if this operand is a pointer value and it
95 // requires a callback to look up its register class.
96 const unsigned M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS = 1 << 0;
97
98 /// M_PREDICATE_OPERAND - Set if this is one of the operands that made up of the
99 /// predicate operand that controls an M_PREDICATED instruction.
100 const unsigned M_PREDICATE_OPERAND = 1 << 1;
101
102 namespace TOI {
103   // Operand constraints: only "tied_to" for now.
104   enum OperandConstraint {
105     TIED_TO = 0  // Must be allocated the same register as.
106   };
107 }
108
109 /// TargetOperandInfo - This holds information about one operand of a machine
110 /// instruction, indicating the register class for register operands, etc.
111 ///
112 class TargetOperandInfo {
113 public:
114   /// RegClass - This specifies the register class enumeration of the operand 
115   /// if the operand is a register.  If not, this contains 0.
116   unsigned short RegClass;
117   unsigned short Flags;
118   /// Lower 16 bits are used to specify which constraints are set. The higher 16
119   /// bits are used to specify the value of constraints (4 bits each).
120   unsigned int Constraints;
121   /// Currently no other information.
122 };
123
124
125 class TargetInstrDescriptor {
126 public:
127   MachineOpCode   Opcode;        // The opcode.
128   unsigned short  numOperands;   // Num of args (may be more if variable_ops).
129   const char *    Name;          // Assembly language mnemonic for the opcode.
130   InstrSchedClass schedClass;    // enum  identifying instr sched class
131   unsigned        Flags;         // flags identifying machine instr class
132   unsigned        TSFlags;       // Target Specific Flag values
133   const unsigned *ImplicitUses;  // Registers implicitly read by this instr
134   const unsigned *ImplicitDefs;  // Registers implicitly defined by this instr
135   const TargetOperandInfo *OpInfo; // 'numOperands' entries about operands.
136
137   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
138   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
139   int getOperandConstraint(unsigned OpNum,
140                            TOI::OperandConstraint Constraint) const {
141     assert((OpNum < numOperands || (Flags & M_VARIABLE_OPS)) &&
142            "Invalid operand # of TargetInstrInfo");
143     if (OpNum < numOperands &&
144         (OpInfo[OpNum].Constraints & (1 << Constraint))) {
145       unsigned Pos = 16 + Constraint * 4;
146       return (int)(OpInfo[OpNum].Constraints >> Pos) & 0xf;
147     }
148     return -1;
149   }
150
151   /// findTiedToSrcOperand - Returns the operand that is tied to the specified
152   /// dest operand. Returns -1 if there isn't one.
153   int findTiedToSrcOperand(unsigned OpNum) const;
154 };
155
156
157 //---------------------------------------------------------------------------
158 ///
159 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instructions
160 ///
161 class TargetInstrInfo {
162   const TargetInstrDescriptor* desc;    // raw array to allow static init'n
163   unsigned NumOpcodes;                  // number of entries in the desc array
164   unsigned numRealOpCodes;              // number of non-dummy op codes
165
166   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &);  // DO NOT IMPLEMENT
167   void operator=(const TargetInstrInfo &);   // DO NOT IMPLEMENT
168 public:
169   TargetInstrInfo(const TargetInstrDescriptor *desc, unsigned NumOpcodes);
170   virtual ~TargetInstrInfo();
171
172   // Invariant opcodes: All instruction sets have these as their low opcodes.
173   enum { 
174     PHI = 0,
175     INLINEASM = 1,
176     LABEL = 2
177   };
178
179   unsigned getNumOpcodes() const { return NumOpcodes; }
180
181   /// get - Return the machine instruction descriptor that corresponds to the
182   /// specified instruction opcode.
183   ///
184   const TargetInstrDescriptor& get(MachineOpCode Opcode) const {
185     assert((unsigned)Opcode < NumOpcodes);
186     return desc[Opcode];
187   }
188
189   const char *getName(MachineOpCode Opcode) const {
190     return get(Opcode).Name;
191   }
192
193   int getNumOperands(MachineOpCode Opcode) const {
194     return get(Opcode).numOperands;
195   }
196
197   InstrSchedClass getSchedClass(MachineOpCode Opcode) const {
198     return get(Opcode).schedClass;
199   }
200
201   const unsigned *getImplicitUses(MachineOpCode Opcode) const {
202     return get(Opcode).ImplicitUses;
203   }
204
205   const unsigned *getImplicitDefs(MachineOpCode Opcode) const {
206     return get(Opcode).ImplicitDefs;
207   }
208
209
210   //
211   // Query instruction class flags according to the machine-independent
212   // flags listed above.
213   //
214   bool isReturn(MachineOpCode Opcode) const {
215     return get(Opcode).Flags & M_RET_FLAG;
216   }
217
218   bool isCommutableInstr(MachineOpCode Opcode) const {
219     return get(Opcode).Flags & M_COMMUTABLE;
220   }
221   bool isTerminatorInstr(MachineOpCode Opcode) const {
222     return get(Opcode).Flags & M_TERMINATOR_FLAG;
223   }
224   
225   bool isBranch(MachineOpCode Opcode) const {
226     return get(Opcode).Flags & M_BRANCH_FLAG;
227   }
228   
229   /// isBarrier - Returns true if the specified instruction stops control flow
230   /// from executing the instruction immediately following it.  Examples include
231   /// unconditional branches and return instructions.
232   bool isBarrier(MachineOpCode Opcode) const {
233     return get(Opcode).Flags & M_BARRIER_FLAG;
234   }
235   
236   bool isCall(MachineOpCode Opcode) const {
237     return get(Opcode).Flags & M_CALL_FLAG;
238   }
239   bool isLoad(MachineOpCode Opcode) const {
240     return get(Opcode).Flags & M_LOAD_FLAG;
241   }
242   bool isStore(MachineOpCode Opcode) const {
243     return get(Opcode).Flags & M_STORE_FLAG;
244   }
245   
246   /// hasDelaySlot - Returns true if the specified instruction has a delay slot
247   /// which must be filled by the code generator.
248   bool hasDelaySlot(MachineOpCode Opcode) const {
249     return get(Opcode).Flags & M_DELAY_SLOT_FLAG;
250   }
251   
252   /// usesCustomDAGSchedInsertionHook - Return true if this instruction requires
253   /// custom insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a
254   /// machine basic block.
255   bool usesCustomDAGSchedInsertionHook(MachineOpCode Opcode) const {
256     return get(Opcode).Flags & M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION;
257   }
258
259   bool hasVariableOperands(MachineOpCode Opcode) const {
260     return get(Opcode).Flags & M_VARIABLE_OPS;
261   }
262
263   bool isPredicable(MachineOpCode Opcode) const {
264     return get(Opcode).Flags & M_PREDICABLE;
265   }
266
267   bool isReMaterializable(MachineOpCode Opcode) const {
268     return get(Opcode).Flags & M_REMATERIALIZIBLE;
269   }
270
271   bool clobbersPredicate(MachineOpCode Opcode) const {
272     return get(Opcode).Flags & M_CLOBBERS_PRED;
273   }
274
275   bool isNotDuplicable(MachineOpCode Opcode) const {
276     return get(Opcode).Flags & M_NOT_DUPLICABLE;
277   }
278
279   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
280   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
281   int getOperandConstraint(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum,
282                            TOI::OperandConstraint Constraint) const {
283     return get(Opcode).getOperandConstraint(OpNum, Constraint);
284   }
285
286   /// Return true if the instruction is a register to register move
287   /// and leave the source and dest operands in the passed parameters.
288   virtual bool isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
289                            unsigned& sourceReg,
290                            unsigned& destReg) const {
291     return false;
292   }
293   
294   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
295   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
296   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
297   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
298   /// any side effects other than loading from the stack slot.
299   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const{
300     return 0;
301   }
302   
303   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
304   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
305   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
306   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
307   /// any side effects other than storing to the stack slot.
308   virtual unsigned isStoreToStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const {
309     return 0;
310   }
311
312   /// isOtherReMaterializableLoad - If the specified machine instruction is a
313   /// direct load that is trivially rematerializable, not counting loads from
314   /// stack slots, return true. If not, return false.  This predicate must
315   /// return false if the instruction has any side effects other than
316   /// producing the value from the load, or if it requres any address
317   /// registers that are not always available.
318   virtual bool isOtherReMaterializableLoad(MachineInstr *MI) const {
319     return false;
320   }
321
322   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
323   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
324   /// may be able to convert a two-address instruction into one or moretrue
325   /// three-address instructions on demand.  This allows the X86 target (for
326   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
327   /// would require register copies due to two-addressness.
328   ///
329   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
330   /// performed, otherwise it returns the last new instruction.
331   ///
332   virtual MachineInstr *
333   convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
334                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI, LiveVariables &LV) const {
335     return 0;
336   }
337
338   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are commutable,
339   /// but require converting to a different instruction or making non-trivial
340   /// changes to commute them, this method can overloaded to do this.  The
341   /// default implementation of this method simply swaps the first two operands
342   /// of MI and returns it.
343   ///
344   /// If a target wants to make more aggressive changes, they can construct and
345   /// return a new machine instruction.  If an instruction cannot commute, it
346   /// can also return null.
347   ///
348   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI) const;
349
350   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
351   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
352   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
353   /// with the following information in various cases:
354   ///
355   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
356   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
357   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
358   ///    the destination block.
359   /// 3. If this block ends with an conditional branch and it falls through to
360   ///    an successor block, it sets TBB to be the branch destination block and a
361   ///    list of operands that evaluate the condition. These
362   ///    operands can be passed to other TargetInstrInfo methods to create new
363   ///    branches.
364   /// 4. If this block ends with an conditional branch and an unconditional
365   ///    block, it returns the 'true' destination in TBB, the 'false' destination
366   ///    in FBB, and a list of operands that evaluate the condition. These
367   ///    operands can be passed to other TargetInstrInfo methods to create new
368   ///    branches.
369   ///
370   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
371   /// cases where this method returns success.
372   ///
373   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
374                              MachineBasicBlock *&FBB,
375                              std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
376     return true;
377   }
378   
379   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
380   /// this is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success. It
381   /// returns the number of instructions that were removed.
382   virtual unsigned RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
383     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!"); 
384     return 0;
385   }
386   
387   /// InsertBranch - Insert a branch into the end of the specified
388   /// MachineBasicBlock.  This operands to this method are the same as those
389   /// returned by AnalyzeBranch.  This is invoked in cases where AnalyzeBranch
390   /// returns success and when an unconditional branch (TBB is non-null, FBB is
391   /// null, Cond is empty) needs to be inserted. It returns the number of
392   /// instructions inserted.
393   virtual unsigned InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
394                             MachineBasicBlock *FBB,
395                             const std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
396     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!"); 
397     return 0;
398   }
399   
400   /// BlockHasNoFallThrough - Return true if the specified block does not
401   /// fall-through into its successor block.  This is primarily used when a
402   /// branch is unanalyzable.  It is useful for things like unconditional
403   /// indirect branches (jump tables).
404   virtual bool BlockHasNoFallThrough(MachineBasicBlock &MBB) const {
405     return false;
406   }
407   
408   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
409   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
410   /// reversed.
411   virtual bool ReverseBranchCondition(std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
412     return true;
413   }
414   
415   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
416   /// point.
417   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB, 
418                           MachineBasicBlock::iterator MI) const {
419     assert(0 && "Target didn't implement insertNoop!");
420     abort();
421   }
422
423   /// isPredicated - Returns true if the instruction is already predicated.
424   ///
425   virtual bool isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
426     return false;
427   }
428
429   /// isUnpredicatedTerminator - Returns true if the instruction is a
430   /// terminator instruction that has not been predicated.
431   virtual bool isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const;
432
433   /// PredicateInstruction - Convert the instruction into a predicated
434   /// instruction. It returns true if the operation was successful.
435   virtual
436   bool PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
437                             const std::vector<MachineOperand> &Pred) const;
438
439   /// SubsumesPredicate - Returns true if the first specified predicate
440   /// subsumes the second, e.g. GE subsumes GT.
441   virtual
442   bool SubsumesPredicate(const std::vector<MachineOperand> &Pred1,
443                          const std::vector<MachineOperand> &Pred2) const {
444     return false;
445   }
446
447   /// getPointerRegClass - Returns a TargetRegisterClass used for pointer
448   /// values.
449   virtual const TargetRegisterClass *getPointerRegClass() const {
450     assert(0 && "Target didn't implement getPointerRegClass!");
451     abort();
452     return 0; // Must return a value in order to compile with VS 2005
453   }
454 };
455
456 } // End llvm namespace
457
458 #endif