Add TargetInstrInfo interface isAsCheapAsAMove.
[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 is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file describes the target machine instruction set to the code generator.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
15 #define LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
16
17 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
18 #include "llvm/CodeGen/DFAPacketizer.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
20 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
21
22 namespace llvm {
23
24 class InstrItineraryData;
25 class LiveVariables;
26 class MCAsmInfo;
27 class MachineMemOperand;
28 class MachineRegisterInfo;
29 class MDNode;
30 class MCInst;
31 class MCSchedModel;
32 class MCSymbolRefExpr;
33 class SDNode;
34 class ScheduleHazardRecognizer;
35 class SelectionDAG;
36 class ScheduleDAG;
37 class TargetRegisterClass;
38 class TargetRegisterInfo;
39 class BranchProbability;
40 class TargetSubtargetInfo;
41
42 template<class T> class SmallVectorImpl;
43
44
45 //---------------------------------------------------------------------------
46 ///
47 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instruction set
48 ///
49 class TargetInstrInfo : public MCInstrInfo {
50   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
51   void operator=(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
52 public:
53   TargetInstrInfo(int CFSetupOpcode = -1, int CFDestroyOpcode = -1)
54     : CallFrameSetupOpcode(CFSetupOpcode),
55       CallFrameDestroyOpcode(CFDestroyOpcode) {
56   }
57
58   virtual ~TargetInstrInfo();
59
60   /// getRegClass - Givem a machine instruction descriptor, returns the register
61   /// class constraint for OpNum, or NULL.
62   const TargetRegisterClass *getRegClass(const MCInstrDesc &TID,
63                                          unsigned OpNum,
64                                          const TargetRegisterInfo *TRI,
65                                          const MachineFunction &MF) const;
66
67   /// isTriviallyReMaterializable - Return true if the instruction is trivially
68   /// rematerializable, meaning it has no side effects and requires no operands
69   /// that aren't always available.
70   bool isTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
71                                    AliasAnalysis *AA = nullptr) const {
72     return MI->getOpcode() == TargetOpcode::IMPLICIT_DEF ||
73            (MI->getDesc().isRematerializable() &&
74             (isReallyTriviallyReMaterializable(MI, AA) ||
75              isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(MI, AA)));
76   }
77
78 protected:
79   /// isReallyTriviallyReMaterializable - For instructions with opcodes for
80   /// which the M_REMATERIALIZABLE flag is set, this hook lets the target
81   /// specify whether the instruction is actually trivially rematerializable,
82   /// taking into consideration its operands. This predicate must return false
83   /// if the instruction has any side effects other than producing a value, or
84   /// if it requres any address registers that are not always available.
85   virtual bool isReallyTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
86                                                  AliasAnalysis *AA) const {
87     return false;
88   }
89
90 private:
91   /// isReallyTriviallyReMaterializableGeneric - For instructions with opcodes
92   /// for which the M_REMATERIALIZABLE flag is set and the target hook
93   /// isReallyTriviallyReMaterializable returns false, this function does
94   /// target-independent tests to determine if the instruction is really
95   /// trivially rematerializable.
96   bool isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(const MachineInstr *MI,
97                                                 AliasAnalysis *AA) const;
98
99 public:
100   /// getCallFrameSetup/DestroyOpcode - These methods return the opcode of the
101   /// frame setup/destroy instructions if they exist (-1 otherwise).  Some
102   /// targets use pseudo instructions in order to abstract away the difference
103   /// between operating with a frame pointer and operating without, through the
104   /// use of these two instructions.
105   ///
106   int getCallFrameSetupOpcode() const { return CallFrameSetupOpcode; }
107   int getCallFrameDestroyOpcode() const { return CallFrameDestroyOpcode; }
108
109   /// isCoalescableExtInstr - Return true if the instruction is a "coalescable"
110   /// extension instruction. That is, it's like a copy where it's legal for the
111   /// source to overlap the destination. e.g. X86::MOVSX64rr32. If this returns
112   /// true, then it's expected the pre-extension value is available as a subreg
113   /// of the result register. This also returns the sub-register index in
114   /// SubIdx.
115   virtual bool isCoalescableExtInstr(const MachineInstr &MI,
116                                      unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
117                                      unsigned &SubIdx) const {
118     return false;
119   }
120
121   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
122   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
123   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
124   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
125   /// any side effects other than loading from the stack slot.
126   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
127                                        int &FrameIndex) const {
128     return 0;
129   }
130
131   /// isLoadFromStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
132   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
133   /// reliable for correctness.
134   virtual unsigned isLoadFromStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
135                                              int &FrameIndex) const {
136     return 0;
137   }
138
139   /// hasLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction has
140   /// a load from a stack slot, return true along with the FrameIndex
141   /// of the loaded stack slot and the machine mem operand containing
142   /// the reference.  If not, return false.  Unlike
143   /// isLoadFromStackSlot, this returns true for any instructions that
144   /// loads from the stack.  This is just a hint, as some cases may be
145   /// missed.
146   virtual bool hasLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
147                                     const MachineMemOperand *&MMO,
148                                     int &FrameIndex) const;
149
150   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
151   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
152   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
153   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
154   /// any side effects other than storing to the stack slot.
155   virtual unsigned isStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
156                                       int &FrameIndex) const {
157     return 0;
158   }
159
160   /// isStoreToStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
161   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
162   /// reliable for correctness.
163   virtual unsigned isStoreToStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
164                                             int &FrameIndex) const {
165     return 0;
166   }
167
168   /// hasStoreToStackSlot - If the specified machine instruction has a
169   /// store to a stack slot, return true along with the FrameIndex of
170   /// the loaded stack slot and the machine mem operand containing the
171   /// reference.  If not, return false.  Unlike isStoreToStackSlot,
172   /// this returns true for any instructions that stores to the
173   /// stack.  This is just a hint, as some cases may be missed.
174   virtual bool hasStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
175                                    const MachineMemOperand *&MMO,
176                                    int &FrameIndex) const;
177
178   /// isStackSlotCopy - Return true if the specified machine instruction
179   /// is a copy of one stack slot to another and has no other effect.
180   /// Provide the identity of the two frame indices.
181   virtual bool isStackSlotCopy(const MachineInstr *MI, int &DestFrameIndex,
182                                int &SrcFrameIndex) const {
183     return false;
184   }
185
186   /// Compute the size in bytes and offset within a stack slot of a spilled
187   /// register or subregister.
188   ///
189   /// \param [out] Size in bytes of the spilled value.
190   /// \param [out] Offset in bytes within the stack slot.
191   /// \returns true if both Size and Offset are successfully computed.
192   ///
193   /// Not all subregisters have computable spill slots. For example,
194   /// subregisters registers may not be byte-sized, and a pair of discontiguous
195   /// subregisters has no single offset.
196   ///
197   /// Targets with nontrivial bigendian implementations may need to override
198   /// this, particularly to support spilled vector registers.
199   virtual bool getStackSlotRange(const TargetRegisterClass *RC, unsigned SubIdx,
200                                  unsigned &Size, unsigned &Offset,
201                                  const TargetMachine *TM) const;
202
203   /// isAsCheapAsAMove - Return true if the instruction is as cheap as a move
204   /// instruction.
205   ///
206   /// Targets for different archs need to override this, and different
207   /// micro-architectures can also be finely tuned inside.
208   virtual bool isAsCheapAsAMove(const MachineInstr *MI) const {
209     return MI->isAsCheapAsAMove();
210   }
211
212   /// reMaterialize - Re-issue the specified 'original' instruction at the
213   /// specific location targeting a new destination register.
214   /// The register in Orig->getOperand(0).getReg() will be substituted by
215   /// DestReg:SubIdx. Any existing subreg index is preserved or composed with
216   /// SubIdx.
217   virtual void reMaterialize(MachineBasicBlock &MBB,
218                              MachineBasicBlock::iterator MI,
219                              unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
220                              const MachineInstr *Orig,
221                              const TargetRegisterInfo &TRI) const;
222
223   /// duplicate - Create a duplicate of the Orig instruction in MF. This is like
224   /// MachineFunction::CloneMachineInstr(), but the target may update operands
225   /// that are required to be unique.
226   ///
227   /// The instruction must be duplicable as indicated by isNotDuplicable().
228   virtual MachineInstr *duplicate(MachineInstr *Orig,
229                                   MachineFunction &MF) const;
230
231   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
232   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
233   /// may be able to convert a two-address instruction into one or more true
234   /// three-address instructions on demand.  This allows the X86 target (for
235   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
236   /// would require register copies due to two-addressness.
237   ///
238   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
239   /// performed, otherwise it returns the last new instruction.
240   ///
241   virtual MachineInstr *
242   convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
243                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI, LiveVariables *LV) const {
244     return nullptr;
245   }
246
247   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are
248   /// commutable but require converting to different instructions or making
249   /// non-trivial changes to commute them, this method can overloaded to do
250   /// that.  The default implementation simply swaps the commutable operands.
251   /// If NewMI is false, MI is modified in place and returned; otherwise, a
252   /// new machine instruction is created and returned.  Do not call this
253   /// method for a non-commutable instruction, but there may be some cases
254   /// where this method fails and returns null.
255   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI,
256                                            bool NewMI = false) const;
257
258   /// findCommutedOpIndices - If specified MI is commutable, return the two
259   /// operand indices that would swap value. Return false if the instruction
260   /// is not in a form which this routine understands.
261   virtual bool findCommutedOpIndices(MachineInstr *MI, unsigned &SrcOpIdx1,
262                                      unsigned &SrcOpIdx2) const;
263
264   /// produceSameValue - Return true if two machine instructions would produce
265   /// identical values. By default, this is only true when the two instructions
266   /// are deemed identical except for defs. If this function is called when the
267   /// IR is still in SSA form, the caller can pass the MachineRegisterInfo for
268   /// aggressive checks.
269   virtual bool produceSameValue(const MachineInstr *MI0,
270                                 const MachineInstr *MI1,
271                                 const MachineRegisterInfo *MRI = nullptr) const;
272
273   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
274   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
275   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
276   /// with the following information in various cases:
277   ///
278   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
279   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
280   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
281   ///    the destination block.
282   /// 3. If this block ends with a conditional branch and it falls through to a
283   ///    successor block, it sets TBB to be the branch destination block and a
284   ///    list of operands that evaluate the condition. These operands can be
285   ///    passed to other TargetInstrInfo methods to create new branches.
286   /// 4. If this block ends with a conditional branch followed by an
287   ///    unconditional branch, it returns the 'true' destination in TBB, the
288   ///    'false' destination in FBB, and a list of operands that evaluate the
289   ///    condition.  These operands can be passed to other TargetInstrInfo
290   ///    methods to create new branches.
291   ///
292   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
293   /// cases where this method returns success.
294   ///
295   /// If AllowModify is true, then this routine is allowed to modify the basic
296   /// block (e.g. delete instructions after the unconditional branch).
297   ///
298   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
299                              MachineBasicBlock *&FBB,
300                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
301                              bool AllowModify = false) const {
302     return true;
303   }
304
305   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
306   /// This is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success. It
307   /// returns the number of instructions that were removed.
308   virtual unsigned RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
309     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!");
310   }
311
312   /// InsertBranch - Insert branch code into the end of the specified
313   /// MachineBasicBlock.  The operands to this method are the same as those
314   /// returned by AnalyzeBranch.  This is only invoked in cases where
315   /// AnalyzeBranch returns success. It returns the number of instructions
316   /// inserted.
317   ///
318   /// It is also invoked by tail merging to add unconditional branches in
319   /// cases where AnalyzeBranch doesn't apply because there was no original
320   /// branch to analyze.  At least this much must be implemented, else tail
321   /// merging needs to be disabled.
322   virtual unsigned InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
323                                 MachineBasicBlock *FBB,
324                                 const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
325                                 DebugLoc DL) const {
326     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!");
327   }
328
329   /// ReplaceTailWithBranchTo - Delete the instruction OldInst and everything
330   /// after it, replacing it with an unconditional branch to NewDest. This is
331   /// used by the tail merging pass.
332   virtual void ReplaceTailWithBranchTo(MachineBasicBlock::iterator Tail,
333                                        MachineBasicBlock *NewDest) const;
334
335   /// getUnconditionalBranch - Get an instruction that performs an unconditional
336   /// branch to the given symbol.
337   virtual void
338   getUnconditionalBranch(MCInst &MI,
339                          const MCSymbolRefExpr *BranchTarget) const {
340     llvm_unreachable("Target didn't implement "
341                      "TargetInstrInfo::getUnconditionalBranch!");
342   }
343
344   /// getTrap - Get a machine trap instruction
345   virtual void getTrap(MCInst &MI) const {
346     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::getTrap!");
347   }
348
349   /// isLegalToSplitMBBAt - Return true if it's legal to split the given basic
350   /// block at the specified instruction (i.e. instruction would be the start
351   /// of a new basic block).
352   virtual bool isLegalToSplitMBBAt(MachineBasicBlock &MBB,
353                                    MachineBasicBlock::iterator MBBI) const {
354     return true;
355   }
356
357   /// isProfitableToIfCvt - Return true if it's profitable to predicate
358   /// instructions with accumulated instruction latency of "NumCycles"
359   /// of the specified basic block, where the probability of the instructions
360   /// being executed is given by Probability, and Confidence is a measure
361   /// of our confidence that it will be properly predicted.
362   virtual
363   bool isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
364                            unsigned ExtraPredCycles,
365                            const BranchProbability &Probability) const {
366     return false;
367   }
368
369   /// isProfitableToIfCvt - Second variant of isProfitableToIfCvt, this one
370   /// checks for the case where two basic blocks from true and false path
371   /// of a if-then-else (diamond) are predicated on mutally exclusive
372   /// predicates, where the probability of the true path being taken is given
373   /// by Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
374   /// will be properly predicted.
375   virtual bool
376   isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &TMBB,
377                       unsigned NumTCycles, unsigned ExtraTCycles,
378                       MachineBasicBlock &FMBB,
379                       unsigned NumFCycles, unsigned ExtraFCycles,
380                       const BranchProbability &Probability) const {
381     return false;
382   }
383
384   /// isProfitableToDupForIfCvt - Return true if it's profitable for
385   /// if-converter to duplicate instructions of specified accumulated
386   /// instruction latencies in the specified MBB to enable if-conversion.
387   /// The probability of the instructions being executed is given by
388   /// Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
389   /// will be properly predicted.
390   virtual bool
391   isProfitableToDupForIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
392                             const BranchProbability &Probability) const {
393     return false;
394   }
395
396   /// isProfitableToUnpredicate - Return true if it's profitable to unpredicate
397   /// one side of a 'diamond', i.e. two sides of if-else predicated on mutually
398   /// exclusive predicates.
399   /// e.g.
400   ///   subeq  r0, r1, #1
401   ///   addne  r0, r1, #1
402   /// =>
403   ///   sub    r0, r1, #1
404   ///   addne  r0, r1, #1
405   ///
406   /// This may be profitable is conditional instructions are always executed.
407   virtual bool isProfitableToUnpredicate(MachineBasicBlock &TMBB,
408                                          MachineBasicBlock &FMBB) const {
409     return false;
410   }
411
412   /// canInsertSelect - Return true if it is possible to insert a select
413   /// instruction that chooses between TrueReg and FalseReg based on the
414   /// condition code in Cond.
415   ///
416   /// When successful, also return the latency in cycles from TrueReg,
417   /// FalseReg, and Cond to the destination register. In most cases, a select
418   /// instruction will be 1 cycle, so CondCycles = TrueCycles = FalseCycles = 1
419   ///
420   /// Some x86 implementations have 2-cycle cmov instructions.
421   ///
422   /// @param MBB         Block where select instruction would be inserted.
423   /// @param Cond        Condition returned by AnalyzeBranch.
424   /// @param TrueReg     Virtual register to select when Cond is true.
425   /// @param FalseReg    Virtual register to select when Cond is false.
426   /// @param CondCycles  Latency from Cond+Branch to select output.
427   /// @param TrueCycles  Latency from TrueReg to select output.
428   /// @param FalseCycles Latency from FalseReg to select output.
429   virtual bool canInsertSelect(const MachineBasicBlock &MBB,
430                                const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
431                                unsigned TrueReg, unsigned FalseReg,
432                                int &CondCycles,
433                                int &TrueCycles, int &FalseCycles) const {
434     return false;
435   }
436
437   /// insertSelect - Insert a select instruction into MBB before I that will
438   /// copy TrueReg to DstReg when Cond is true, and FalseReg to DstReg when
439   /// Cond is false.
440   ///
441   /// This function can only be called after canInsertSelect() returned true.
442   /// The condition in Cond comes from AnalyzeBranch, and it can be assumed
443   /// that the same flags or registers required by Cond are available at the
444   /// insertion point.
445   ///
446   /// @param MBB      Block where select instruction should be inserted.
447   /// @param I        Insertion point.
448   /// @param DL       Source location for debugging.
449   /// @param DstReg   Virtual register to be defined by select instruction.
450   /// @param Cond     Condition as computed by AnalyzeBranch.
451   /// @param TrueReg  Virtual register to copy when Cond is true.
452   /// @param FalseReg Virtual register to copy when Cons is false.
453   virtual void insertSelect(MachineBasicBlock &MBB,
454                             MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
455                             unsigned DstReg,
456                             const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
457                             unsigned TrueReg, unsigned FalseReg) const {
458     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::insertSelect!");
459   }
460
461   /// analyzeSelect - Analyze the given select instruction, returning true if
462   /// it cannot be understood. It is assumed that MI->isSelect() is true.
463   ///
464   /// When successful, return the controlling condition and the operands that
465   /// determine the true and false result values.
466   ///
467   ///   Result = SELECT Cond, TrueOp, FalseOp
468   ///
469   /// Some targets can optimize select instructions, for example by predicating
470   /// the instruction defining one of the operands. Such targets should set
471   /// Optimizable.
472   ///
473   /// @param         MI Select instruction to analyze.
474   /// @param Cond    Condition controlling the select.
475   /// @param TrueOp  Operand number of the value selected when Cond is true.
476   /// @param FalseOp Operand number of the value selected when Cond is false.
477   /// @param Optimizable Returned as true if MI is optimizable.
478   /// @returns False on success.
479   virtual bool analyzeSelect(const MachineInstr *MI,
480                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
481                              unsigned &TrueOp, unsigned &FalseOp,
482                              bool &Optimizable) const {
483     assert(MI && MI->getDesc().isSelect() && "MI must be a select instruction");
484     return true;
485   }
486
487   /// optimizeSelect - Given a select instruction that was understood by
488   /// analyzeSelect and returned Optimizable = true, attempt to optimize MI by
489   /// merging it with one of its operands. Returns NULL on failure.
490   ///
491   /// When successful, returns the new select instruction. The client is
492   /// responsible for deleting MI.
493   ///
494   /// If both sides of the select can be optimized, PreferFalse is used to pick
495   /// a side.
496   ///
497   /// @param MI          Optimizable select instruction.
498   /// @param PreferFalse Try to optimize FalseOp instead of TrueOp.
499   /// @returns Optimized instruction or NULL.
500   virtual MachineInstr *optimizeSelect(MachineInstr *MI,
501                                        bool PreferFalse = false) const {
502     // This function must be implemented if Optimizable is ever set.
503     llvm_unreachable("Target must implement TargetInstrInfo::optimizeSelect!");
504   }
505
506   /// copyPhysReg - Emit instructions to copy a pair of physical registers.
507   ///
508   /// This function should support copies within any legal register class as
509   /// well as any cross-class copies created during instruction selection.
510   ///
511   /// The source and destination registers may overlap, which may require a
512   /// careful implementation when multiple copy instructions are required for
513   /// large registers. See for example the ARM target.
514   virtual void copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
515                            MachineBasicBlock::iterator MI, DebugLoc DL,
516                            unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
517                            bool KillSrc) const {
518     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::copyPhysReg!");
519   }
520
521   /// storeRegToStackSlot - Store the specified register of the given register
522   /// class to the specified stack frame index. The store instruction is to be
523   /// added to the given machine basic block before the specified machine
524   /// instruction. If isKill is true, the register operand is the last use and
525   /// must be marked kill.
526   virtual void storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
527                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
528                                    unsigned SrcReg, bool isKill, int FrameIndex,
529                                    const TargetRegisterClass *RC,
530                                    const TargetRegisterInfo *TRI) const {
531     llvm_unreachable("Target didn't implement "
532                      "TargetInstrInfo::storeRegToStackSlot!");
533   }
534
535   /// loadRegFromStackSlot - Load the specified register of the given register
536   /// class from the specified stack frame index. The load instruction is to be
537   /// added to the given machine basic block before the specified machine
538   /// instruction.
539   virtual void loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
540                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
541                                     unsigned DestReg, int FrameIndex,
542                                     const TargetRegisterClass *RC,
543                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
544     llvm_unreachable("Target didn't implement "
545                      "TargetInstrInfo::loadRegFromStackSlot!");
546   }
547
548   /// expandPostRAPseudo - This function is called for all pseudo instructions
549   /// that remain after register allocation. Many pseudo instructions are
550   /// created to help register allocation. This is the place to convert them
551   /// into real instructions. The target can edit MI in place, or it can insert
552   /// new instructions and erase MI. The function should return true if
553   /// anything was changed.
554   virtual bool expandPostRAPseudo(MachineBasicBlock::iterator MI) const {
555     return false;
556   }
557
558   /// foldMemoryOperand - Attempt to fold a load or store of the specified stack
559   /// slot into the specified machine instruction for the specified operand(s).
560   /// If this is possible, a new instruction is returned with the specified
561   /// operand folded, otherwise NULL is returned.
562   /// The new instruction is inserted before MI, and the client is responsible
563   /// for removing the old instruction.
564   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
565                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
566                                   int FrameIndex) const;
567
568   /// foldMemoryOperand - Same as the previous version except it allows folding
569   /// of any load and store from / to any address, not just from a specific
570   /// stack slot.
571   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
572                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
573                                   MachineInstr* LoadMI) const;
574
575 protected:
576   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
577   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
578   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
579   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
580                                           MachineInstr* MI,
581                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
582                                           int FrameIndex) const {
583     return nullptr;
584   }
585
586   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
587   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
588   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
589   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
590                                               MachineInstr* MI,
591                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
592                                               MachineInstr* LoadMI) const {
593     return nullptr;
594   }
595
596 public:
597   /// canFoldMemoryOperand - Returns true for the specified load / store if
598   /// folding is possible.
599   virtual
600   bool canFoldMemoryOperand(const MachineInstr *MI,
601                             const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops) const;
602
603   /// unfoldMemoryOperand - Separate a single instruction which folded a load or
604   /// a store or a load and a store into two or more instruction. If this is
605   /// possible, returns true as well as the new instructions by reference.
606   virtual bool unfoldMemoryOperand(MachineFunction &MF, MachineInstr *MI,
607                                 unsigned Reg, bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
608                                  SmallVectorImpl<MachineInstr*> &NewMIs) const{
609     return false;
610   }
611
612   virtual bool unfoldMemoryOperand(SelectionDAG &DAG, SDNode *N,
613                                    SmallVectorImpl<SDNode*> &NewNodes) const {
614     return false;
615   }
616
617   /// getOpcodeAfterMemoryUnfold - Returns the opcode of the would be new
618   /// instruction after load / store are unfolded from an instruction of the
619   /// specified opcode. It returns zero if the specified unfolding is not
620   /// possible. If LoadRegIndex is non-null, it is filled in with the operand
621   /// index of the operand which will hold the register holding the loaded
622   /// value.
623   virtual unsigned getOpcodeAfterMemoryUnfold(unsigned Opc,
624                                       bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
625                                       unsigned *LoadRegIndex = nullptr) const {
626     return 0;
627   }
628
629   /// areLoadsFromSameBasePtr - This is used by the pre-regalloc scheduler
630   /// to determine if two loads are loading from the same base address. It
631   /// should only return true if the base pointers are the same and the
632   /// only differences between the two addresses are the offset. It also returns
633   /// the offsets by reference.
634   virtual bool areLoadsFromSameBasePtr(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
635                                     int64_t &Offset1, int64_t &Offset2) const {
636     return false;
637   }
638
639   /// shouldScheduleLoadsNear - This is a used by the pre-regalloc scheduler to
640   /// determine (in conjunction with areLoadsFromSameBasePtr) if two loads should
641   /// be scheduled togther. On some targets if two loads are loading from
642   /// addresses in the same cache line, it's better if they are scheduled
643   /// together. This function takes two integers that represent the load offsets
644   /// from the common base address. It returns true if it decides it's desirable
645   /// to schedule the two loads together. "NumLoads" is the number of loads that
646   /// have already been scheduled after Load1.
647   virtual bool shouldScheduleLoadsNear(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
648                                        int64_t Offset1, int64_t Offset2,
649                                        unsigned NumLoads) const {
650     return false;
651   }
652
653   /// \brief Get the base register and byte offset of a load/store instr.
654   virtual bool getLdStBaseRegImmOfs(MachineInstr *LdSt,
655                                     unsigned &BaseReg, unsigned &Offset,
656                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
657     return false;
658   }
659
660   virtual bool enableClusterLoads() const { return false; }
661
662   virtual bool shouldClusterLoads(MachineInstr *FirstLdSt,
663                                   MachineInstr *SecondLdSt,
664                                   unsigned NumLoads) const {
665     return false;
666   }
667
668   /// \brief Can this target fuse the given instructions if they are scheduled
669   /// adjacent.
670   virtual bool shouldScheduleAdjacent(MachineInstr* First,
671                                       MachineInstr *Second) const {
672     return false;
673   }
674
675   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
676   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
677   /// reversed.
678   virtual
679   bool ReverseBranchCondition(SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond) const {
680     return true;
681   }
682
683   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
684   /// point.
685   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB,
686                           MachineBasicBlock::iterator MI) const;
687
688
689   /// getNoopForMachoTarget - Return the noop instruction to use for a noop.
690   virtual void getNoopForMachoTarget(MCInst &NopInst) const {
691     // Default to just using 'nop' string.
692   }
693
694
695   /// isPredicated - Returns true if the instruction is already predicated.
696   ///
697   virtual bool isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
698     return false;
699   }
700
701   /// isUnpredicatedTerminator - Returns true if the instruction is a
702   /// terminator instruction that has not been predicated.
703   virtual bool isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const;
704
705   /// PredicateInstruction - Convert the instruction into a predicated
706   /// instruction. It returns true if the operation was successful.
707   virtual
708   bool PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
709                         const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const;
710
711   /// SubsumesPredicate - Returns true if the first specified predicate
712   /// subsumes the second, e.g. GE subsumes GT.
713   virtual
714   bool SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
715                          const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const {
716     return false;
717   }
718
719   /// DefinesPredicate - If the specified instruction defines any predicate
720   /// or condition code register(s) used for predication, returns true as well
721   /// as the definition predicate(s) by reference.
722   virtual bool DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
723                                 std::vector<MachineOperand> &Pred) const {
724     return false;
725   }
726
727   /// isPredicable - Return true if the specified instruction can be predicated.
728   /// By default, this returns true for every instruction with a
729   /// PredicateOperand.
730   virtual bool isPredicable(MachineInstr *MI) const {
731     return MI->getDesc().isPredicable();
732   }
733
734   /// isSafeToMoveRegClassDefs - Return true if it's safe to move a machine
735   /// instruction that defines the specified register class.
736   virtual bool isSafeToMoveRegClassDefs(const TargetRegisterClass *RC) const {
737     return true;
738   }
739
740   /// isSchedulingBoundary - Test if the given instruction should be
741   /// considered a scheduling boundary. This primarily includes labels and
742   /// terminators.
743   virtual bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
744                                     const MachineBasicBlock *MBB,
745                                     const MachineFunction &MF) const;
746
747   /// Measure the specified inline asm to determine an approximation of its
748   /// length.
749   virtual unsigned getInlineAsmLength(const char *Str,
750                                       const MCAsmInfo &MAI) const;
751
752   /// CreateTargetHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer to
753   /// use for this target when scheduling the machine instructions before
754   /// register allocation.
755   virtual ScheduleHazardRecognizer*
756   CreateTargetHazardRecognizer(const TargetSubtargetInfo *STI,
757                                const ScheduleDAG *DAG) const;
758
759   /// CreateTargetMIHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer
760   /// to use for this target when scheduling the machine instructions before
761   /// register allocation.
762   virtual ScheduleHazardRecognizer*
763   CreateTargetMIHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
764                                  const ScheduleDAG *DAG) const;
765
766   /// CreateTargetPostRAHazardRecognizer - Allocate and return a hazard
767   /// recognizer to use for this target when scheduling the machine instructions
768   /// after register allocation.
769   virtual ScheduleHazardRecognizer*
770   CreateTargetPostRAHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
771                                      const ScheduleDAG *DAG) const;
772
773   /// Provide a global flag for disabling the PreRA hazard recognizer that
774   /// targets may choose to honor.
775   bool usePreRAHazardRecognizer() const;
776
777   /// analyzeCompare - For a comparison instruction, return the source registers
778   /// in SrcReg and SrcReg2 if having two register operands, and the value it
779   /// compares against in CmpValue. Return true if the comparison instruction
780   /// can be analyzed.
781   virtual bool analyzeCompare(const MachineInstr *MI,
782                               unsigned &SrcReg, unsigned &SrcReg2,
783                               int &Mask, int &Value) const {
784     return false;
785   }
786
787   /// optimizeCompareInstr - See if the comparison instruction can be converted
788   /// into something more efficient. E.g., on ARM most instructions can set the
789   /// flags register, obviating the need for a separate CMP.
790   virtual bool optimizeCompareInstr(MachineInstr *CmpInstr,
791                                     unsigned SrcReg, unsigned SrcReg2,
792                                     int Mask, int Value,
793                                     const MachineRegisterInfo *MRI) const {
794     return false;
795   }
796
797   /// optimizeLoadInstr - Try to remove the load by folding it to a register
798   /// operand at the use. We fold the load instructions if and only if the
799   /// def and use are in the same BB. We only look at one load and see
800   /// whether it can be folded into MI. FoldAsLoadDefReg is the virtual register
801   /// defined by the load we are trying to fold. DefMI returns the machine
802   /// instruction that defines FoldAsLoadDefReg, and the function returns
803   /// the machine instruction generated due to folding.
804   virtual MachineInstr* optimizeLoadInstr(MachineInstr *MI,
805                         const MachineRegisterInfo *MRI,
806                         unsigned &FoldAsLoadDefReg,
807                         MachineInstr *&DefMI) const {
808     return nullptr;
809   }
810
811   /// FoldImmediate - 'Reg' is known to be defined by a move immediate
812   /// instruction, try to fold the immediate into the use instruction.
813   /// If MRI->hasOneNonDBGUse(Reg) is true, and this function returns true,
814   /// then the caller may assume that DefMI has been erased from its parent
815   /// block. The caller may assume that it will not be erased by this
816   /// function otherwise.
817   virtual bool FoldImmediate(MachineInstr *UseMI, MachineInstr *DefMI,
818                              unsigned Reg, MachineRegisterInfo *MRI) const {
819     return false;
820   }
821
822   /// getNumMicroOps - Return the number of u-operations the given machine
823   /// instruction will be decoded to on the target cpu. The itinerary's
824   /// IssueWidth is the number of microops that can be dispatched each
825   /// cycle. An instruction with zero microops takes no dispatch resources.
826   virtual unsigned getNumMicroOps(const InstrItineraryData *ItinData,
827                                   const MachineInstr *MI) const;
828
829   /// isZeroCost - Return true for pseudo instructions that don't consume any
830   /// machine resources in their current form. These are common cases that the
831   /// scheduler should consider free, rather than conservatively handling them
832   /// as instructions with no itinerary.
833   bool isZeroCost(unsigned Opcode) const {
834     return Opcode <= TargetOpcode::COPY;
835   }
836
837   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
838                                 SDNode *DefNode, unsigned DefIdx,
839                                 SDNode *UseNode, unsigned UseIdx) const;
840
841   /// getOperandLatency - Compute and return the use operand latency of a given
842   /// pair of def and use.
843   /// In most cases, the static scheduling itinerary was enough to determine the
844   /// operand latency. But it may not be possible for instructions with variable
845   /// number of defs / uses.
846   ///
847   /// This is a raw interface to the itinerary that may be directly overriden by
848   /// a target. Use computeOperandLatency to get the best estimate of latency.
849   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
850                                 const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
851                                 const MachineInstr *UseMI,
852                                 unsigned UseIdx) const;
853
854   /// computeOperandLatency - Compute and return the latency of the given data
855   /// dependent def and use when the operand indices are already known.
856   unsigned computeOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
857                                  const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
858                                  const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx)
859     const;
860
861   /// getInstrLatency - Compute the instruction latency of a given instruction.
862   /// If the instruction has higher cost when predicated, it's returned via
863   /// PredCost.
864   virtual unsigned getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
865                                    const MachineInstr *MI,
866                                    unsigned *PredCost = nullptr) const;
867
868   virtual unsigned getPredicationCost(const MachineInstr *MI) const;
869
870   virtual int getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
871                               SDNode *Node) const;
872
873   /// Return the default expected latency for a def based on it's opcode.
874   unsigned defaultDefLatency(const MCSchedModel *SchedModel,
875                              const MachineInstr *DefMI) const;
876
877   int computeDefOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
878                                const MachineInstr *DefMI) const;
879
880   /// isHighLatencyDef - Return true if this opcode has high latency to its
881   /// result.
882   virtual bool isHighLatencyDef(int opc) const { return false; }
883
884   /// hasHighOperandLatency - Compute operand latency between a def of 'Reg'
885   /// and an use in the current loop, return true if the target considered
886   /// it 'high'. This is used by optimization passes such as machine LICM to
887   /// determine whether it makes sense to hoist an instruction out even in
888   /// high register pressure situation.
889   virtual
890   bool hasHighOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
891                              const MachineRegisterInfo *MRI,
892                              const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
893                              const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx) const {
894     return false;
895   }
896
897   /// hasLowDefLatency - Compute operand latency of a def of 'Reg', return true
898   /// if the target considered it 'low'.
899   virtual
900   bool hasLowDefLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
901                         const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx) const;
902
903   /// verifyInstruction - Perform target specific instruction verification.
904   virtual
905   bool verifyInstruction(const MachineInstr *MI, StringRef &ErrInfo) const {
906     return true;
907   }
908
909   /// getExecutionDomain - Return the current execution domain and bit mask of
910   /// possible domains for instruction.
911   ///
912   /// Some micro-architectures have multiple execution domains, and multiple
913   /// opcodes that perform the same operation in different domains.  For
914   /// example, the x86 architecture provides the por, orps, and orpd
915   /// instructions that all do the same thing.  There is a latency penalty if a
916   /// register is written in one domain and read in another.
917   ///
918   /// This function returns a pair (domain, mask) containing the execution
919   /// domain of MI, and a bit mask of possible domains.  The setExecutionDomain
920   /// function can be used to change the opcode to one of the domains in the
921   /// bit mask.  Instructions whose execution domain can't be changed should
922   /// return a 0 mask.
923   ///
924   /// The execution domain numbers don't have any special meaning except domain
925   /// 0 is used for instructions that are not associated with any interesting
926   /// execution domain.
927   ///
928   virtual std::pair<uint16_t, uint16_t>
929   getExecutionDomain(const MachineInstr *MI) const {
930     return std::make_pair(0, 0);
931   }
932
933   /// setExecutionDomain - Change the opcode of MI to execute in Domain.
934   ///
935   /// The bit (1 << Domain) must be set in the mask returned from
936   /// getExecutionDomain(MI).
937   ///
938   virtual void setExecutionDomain(MachineInstr *MI, unsigned Domain) const {}
939
940
941   /// getPartialRegUpdateClearance - Returns the preferred minimum clearance
942   /// before an instruction with an unwanted partial register update.
943   ///
944   /// Some instructions only write part of a register, and implicitly need to
945   /// read the other parts of the register.  This may cause unwanted stalls
946   /// preventing otherwise unrelated instructions from executing in parallel in
947   /// an out-of-order CPU.
948   ///
949   /// For example, the x86 instruction cvtsi2ss writes its result to bits
950   /// [31:0] of the destination xmm register. Bits [127:32] are unaffected, so
951   /// the instruction needs to wait for the old value of the register to become
952   /// available:
953   ///
954   ///   addps %xmm1, %xmm0
955   ///   movaps %xmm0, (%rax)
956   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
957   ///
958   /// In the code above, the cvtsi2ss instruction needs to wait for the addps
959   /// instruction before it can issue, even though the high bits of %xmm0
960   /// probably aren't needed.
961   ///
962   /// This hook returns the preferred clearance before MI, measured in
963   /// instructions.  Other defs of MI's operand OpNum are avoided in the last N
964   /// instructions before MI.  It should only return a positive value for
965   /// unwanted dependencies.  If the old bits of the defined register have
966   /// useful values, or if MI is determined to otherwise read the dependency,
967   /// the hook should return 0.
968   ///
969   /// The unwanted dependency may be handled by:
970   ///
971   /// 1. Allocating the same register for an MI def and use.  That makes the
972   ///    unwanted dependency identical to a required dependency.
973   ///
974   /// 2. Allocating a register for the def that has no defs in the previous N
975   ///    instructions.
976   ///
977   /// 3. Calling breakPartialRegDependency() with the same arguments.  This
978   ///    allows the target to insert a dependency breaking instruction.
979   ///
980   virtual unsigned
981   getPartialRegUpdateClearance(const MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
982                                const TargetRegisterInfo *TRI) const {
983     // The default implementation returns 0 for no partial register dependency.
984     return 0;
985   }
986
987   /// \brief Return the minimum clearance before an instruction that reads an
988   /// unused register.
989   ///
990   /// For example, AVX instructions may copy part of an register operand into
991   /// the unused high bits of the destination register.
992   ///
993   /// vcvtsi2sdq %rax, %xmm0<undef>, %xmm14
994   ///
995   /// In the code above, vcvtsi2sdq copies %xmm0[127:64] into %xmm14 creating a
996   /// false dependence on any previous write to %xmm0.
997   ///
998   /// This hook works similarly to getPartialRegUpdateClearance, except that it
999   /// does not take an operand index. Instead sets \p OpNum to the index of the
1000   /// unused register.
1001   virtual unsigned getUndefRegClearance(const MachineInstr *MI, unsigned &OpNum,
1002                                         const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1003     // The default implementation returns 0 for no undef register dependency.
1004     return 0;
1005   }
1006
1007   /// breakPartialRegDependency - Insert a dependency-breaking instruction
1008   /// before MI to eliminate an unwanted dependency on OpNum.
1009   ///
1010   /// If it wasn't possible to avoid a def in the last N instructions before MI
1011   /// (see getPartialRegUpdateClearance), this hook will be called to break the
1012   /// unwanted dependency.
1013   ///
1014   /// On x86, an xorps instruction can be used as a dependency breaker:
1015   ///
1016   ///   addps %xmm1, %xmm0
1017   ///   movaps %xmm0, (%rax)
1018   ///   xorps %xmm0, %xmm0
1019   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
1020   ///
1021   /// An <imp-kill> operand should be added to MI if an instruction was
1022   /// inserted.  This ties the instructions together in the post-ra scheduler.
1023   ///
1024   virtual void
1025   breakPartialRegDependency(MachineBasicBlock::iterator MI, unsigned OpNum,
1026                             const TargetRegisterInfo *TRI) const {}
1027
1028   /// Create machine specific model for scheduling.
1029   virtual DFAPacketizer*
1030     CreateTargetScheduleState(const TargetMachine*, const ScheduleDAG*) const {
1031     return nullptr;
1032   }
1033
1034 private:
1035   int CallFrameSetupOpcode, CallFrameDestroyOpcode;
1036 };
1037
1038 } // End llvm namespace
1039
1040 #endif