Remove M_2_ADDR_FLAG.
[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/Support/DataTypes.h"
19 #include <vector>
20 #include <cassert>
21
22 namespace llvm {
23
24 class MachineInstr;
25 class TargetMachine;
26 class Value;
27 class Type;
28 class Instruction;
29 class Constant;
30 class Function;
31 class MachineCodeForInstruction;
32 class TargetRegisterClass;
33
34 //---------------------------------------------------------------------------
35 // Data types used to define information about a single machine instruction
36 //---------------------------------------------------------------------------
37
38 typedef short MachineOpCode;
39 typedef unsigned InstrSchedClass;
40
41 //---------------------------------------------------------------------------
42 // struct TargetInstrDescriptor:
43 //  Predefined information about each machine instruction.
44 //  Designed to initialized statically.
45 //
46
47 const unsigned M_BRANCH_FLAG           = 1 << 0;
48 const unsigned M_CALL_FLAG             = 1 << 1;
49 const unsigned M_RET_FLAG              = 1 << 2;
50 const unsigned M_BARRIER_FLAG          = 1 << 3;
51 const unsigned M_DELAY_SLOT_FLAG       = 1 << 4;
52 const unsigned M_LOAD_FLAG             = 1 << 5;
53 const unsigned M_STORE_FLAG            = 1 << 6;
54
55 // M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR - This is a 2-address instruction which can be
56 // changed into a 3-address instruction if the first two operands cannot be
57 // assigned to the same register.  The target must implement the
58 // TargetInstrInfo::convertToThreeAddress method for this instruction.
59 const unsigned M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR = 1 << 7;
60
61 // This M_COMMUTABLE - is a 2- or 3-address instruction (of the form X = op Y,
62 // Z), which produces the same result if Y and Z are exchanged.
63 const unsigned M_COMMUTABLE            = 1 << 8;
64
65 // M_TERMINATOR_FLAG - Is this instruction part of the terminator for a basic
66 // block?  Typically this is things like return and branch instructions.
67 // Various passes use this to insert code into the bottom of a basic block, but
68 // before control flow occurs.
69 const unsigned M_TERMINATOR_FLAG       = 1 << 9;
70
71 // M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION - Set if this instruction requires custom
72 // insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a machine basic
73 // block.
74 const unsigned M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION = 1 << 10;
75
76 // M_VARIABLE_OPS - Set if this instruction can have a variable number of extra
77 // operands in addition to the minimum number operands specified.
78 const unsigned M_VARIABLE_OPS = 1 << 11;
79
80 // M_PREDICATED - Set if this instruction has a predicate that controls its
81 // execution.
82 const unsigned M_PREDICATED = 1 << 12;
83
84
85 // Machine operand flags
86 // M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS - Set if this operand is a pointer value and it
87 // requires a callback to look up its register class.
88 const unsigned M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS = 1 << 0;
89
90 /// M_PREDICATE_OPERAND - Set if this is the first operand of a predicate
91 /// operand that controls an M_PREDICATED instruction.
92 const unsigned M_PREDICATE_OPERAND = 1 << 1;
93
94
95 /// TargetOperandInfo - This holds information about one operand of a machine
96 /// instruction, indicating the register class for register operands, etc.
97 ///
98 class TargetOperandInfo {
99 public:
100   /// RegClass - This specifies the register class enumeration of the operand 
101   /// if the operand is a register.  If not, this contains 0.
102   unsigned short RegClass;
103   unsigned short Flags;
104   /// Lower 16 bits are used to specify which constraints are set. The higher 16
105   /// bits are used to specify the value of constraints (4 bits each).
106   unsigned int Constraints;
107   /// Currently no other information.
108 };
109
110
111 class TargetInstrDescriptor {
112 public:
113   const char *    Name;          // Assembly language mnemonic for the opcode.
114   unsigned        numOperands;   // Num of args (may be more if variable_ops).
115   InstrSchedClass schedClass;    // enum  identifying instr sched class
116   unsigned        Flags;         // flags identifying machine instr class
117   unsigned        TSFlags;       // Target Specific Flag values
118   const unsigned *ImplicitUses;  // Registers implicitly read by this instr
119   const unsigned *ImplicitDefs;  // Registers implicitly defined by this instr
120   const TargetOperandInfo *OpInfo; // 'numOperands' entries about operands.
121 };
122
123
124 //---------------------------------------------------------------------------
125 ///
126 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instructions
127 ///
128 class TargetInstrInfo {
129   const TargetInstrDescriptor* desc;    // raw array to allow static init'n
130   unsigned NumOpcodes;                  // number of entries in the desc array
131   unsigned numRealOpCodes;              // number of non-dummy op codes
132
133   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &);  // DO NOT IMPLEMENT
134   void operator=(const TargetInstrInfo &);   // DO NOT IMPLEMENT
135 public:
136   TargetInstrInfo(const TargetInstrDescriptor *desc, unsigned NumOpcodes);
137   virtual ~TargetInstrInfo();
138
139   // Invariant opcodes: All instruction sets have these as their low opcodes.
140   enum { 
141     PHI = 0,
142     INLINEASM = 1
143   };
144
145   unsigned getNumOpcodes() const { return NumOpcodes; }
146
147   /// get - Return the machine instruction descriptor that corresponds to the
148   /// specified instruction opcode.
149   ///
150   const TargetInstrDescriptor& get(MachineOpCode Opcode) const {
151     assert((unsigned)Opcode < NumOpcodes);
152     return desc[Opcode];
153   }
154
155   const char *getName(MachineOpCode Opcode) const {
156     return get(Opcode).Name;
157   }
158
159   int getNumOperands(MachineOpCode Opcode) const {
160     return get(Opcode).numOperands;
161   }
162
163   InstrSchedClass getSchedClass(MachineOpCode Opcode) const {
164     return get(Opcode).schedClass;
165   }
166
167   const unsigned *getImplicitUses(MachineOpCode Opcode) const {
168     return get(Opcode).ImplicitUses;
169   }
170
171   const unsigned *getImplicitDefs(MachineOpCode Opcode) const {
172     return get(Opcode).ImplicitDefs;
173   }
174
175
176   //
177   // Query instruction class flags according to the machine-independent
178   // flags listed above.
179   //
180   bool isReturn(MachineOpCode Opcode) const {
181     return get(Opcode).Flags & M_RET_FLAG;
182   }
183
184   bool isPredicated(MachineOpCode Opcode) const {
185     return get(Opcode).Flags & M_PREDICATED;
186   }
187   bool isCommutableInstr(MachineOpCode Opcode) const {
188     return get(Opcode).Flags & M_COMMUTABLE;
189   }
190   bool isTerminatorInstr(unsigned Opcode) const {
191     return get(Opcode).Flags & M_TERMINATOR_FLAG;
192   }
193   
194   bool isBranch(MachineOpCode Opcode) const {
195     return get(Opcode).Flags & M_BRANCH_FLAG;
196   }
197   
198   /// isBarrier - Returns true if the specified instruction stops control flow
199   /// from executing the instruction immediately following it.  Examples include
200   /// unconditional branches and return instructions.
201   bool isBarrier(MachineOpCode Opcode) const {
202     return get(Opcode).Flags & M_BARRIER_FLAG;
203   }
204   
205   bool isCall(MachineOpCode Opcode) const {
206     return get(Opcode).Flags & M_CALL_FLAG;
207   }
208   bool isLoad(MachineOpCode Opcode) const {
209     return get(Opcode).Flags & M_LOAD_FLAG;
210   }
211   bool isStore(MachineOpCode Opcode) const {
212     return get(Opcode).Flags & M_STORE_FLAG;
213   }
214   
215   /// hasDelaySlot - Returns true if the specified instruction has a delay slot
216   /// which must be filled by the code generator.
217   bool hasDelaySlot(unsigned Opcode) const {
218     return get(Opcode).Flags & M_DELAY_SLOT_FLAG;
219   }
220   
221   /// usesCustomDAGSchedInsertionHook - Return true if this instruction requires
222   /// custom insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a
223   /// machine basic block.
224   bool usesCustomDAGSchedInsertionHook(unsigned Opcode) const {
225     return get(Opcode).Flags & M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION;
226   }
227
228   bool hasVariableOperands(MachineOpCode Opcode) const {
229     return get(Opcode).Flags & M_VARIABLE_OPS;
230   }
231
232   // Operand constraints: only "tied_to" for now.
233   enum OperandConstraint {
234     TIED_TO = 0  // Must be allocated the same register as.
235   };
236
237   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
238   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
239   int getOperandConstraint(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum,
240                            OperandConstraint Constraint) const {
241     assert(OpNum < get(Opcode).numOperands &&
242            "Invalid operand # of TargetInstrInfo");
243     if (get(Opcode).OpInfo[OpNum].Constraints & (1 << Constraint)) {
244       unsigned Pos = 16 + Constraint * 4;
245       return (int)(get(Opcode).OpInfo[OpNum].Constraints >> Pos) & 0xf;
246     }
247     return -1;
248   }
249
250   /// findTiedToSrcOperand - Returns the operand that is tied to the specified
251   /// dest operand. Returns -1 if there isn't one.
252   int findTiedToSrcOperand(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum) const;
253
254   /// getDWARF_LABELOpcode - Return the opcode of the target's DWARF_LABEL
255   /// instruction if it has one.  This is used by codegen passes that update
256   /// DWARF line number info as they modify the code.
257   virtual unsigned getDWARF_LABELOpcode() const {
258     return 0;
259   }
260   
261   /// Return true if the instruction is a register to register move
262   /// and leave the source and dest operands in the passed parameters.
263   virtual bool isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
264                            unsigned& sourceReg,
265                            unsigned& destReg) const {
266     return false;
267   }
268   
269   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
270   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
271   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
272   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
273   /// any side effects other than loading from the stack slot.
274   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const{
275     return 0;
276   }
277   
278   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
279   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
280   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
281   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
282   /// any side effects other than storing to the stack slot.
283   virtual unsigned isStoreToStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const {
284     return 0;
285   }
286
287   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
288   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
289   /// may be able to convert a two-address instruction into a true
290   /// three-address instruction on demand.  This allows the X86 target (for
291   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
292   /// would require register copies due to two-addressness.
293   ///
294   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
295   /// performed, otherwise it returns the new instruction.
296   ///
297   virtual MachineInstr *convertToThreeAddress(MachineInstr *TA) const {
298     return 0;
299   }
300
301   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are commutable,
302   /// but require converting to a different instruction or making non-trivial
303   /// changes to commute them, this method can overloaded to do this.  The
304   /// default implementation of this method simply swaps the first two operands
305   /// of MI and returns it.
306   ///
307   /// If a target wants to make more aggressive changes, they can construct and
308   /// return a new machine instruction.  If an instruction cannot commute, it
309   /// can also return null.
310   ///
311   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI) const;
312
313   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
314   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
315   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
316   /// with the following information in various cases:
317   ///
318   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
319   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
320   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
321   ///    the destination block.
322   /// 3. If this block ends with an conditional branch, it returns the 'true'
323   ///    destination in TBB, the 'false' destination in FBB, and a list of
324   ///    operands that evaluate the condition.  These operands can be passed to
325   ///    other TargetInstrInfo methods to create new branches.
326   ///
327   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
328   /// cases where this method returns success.
329   ///
330   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
331                              MachineBasicBlock *&FBB,
332                              std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
333     return true;
334   }
335   
336   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
337   /// this is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success.
338   virtual void RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
339     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!"); 
340   }
341   
342   /// InsertBranch - Insert a branch into the end of the specified
343   /// MachineBasicBlock.  This operands to this method are the same as those
344   /// returned by AnalyzeBranch.  This is invoked in cases where AnalyzeBranch
345   /// returns success and when an unconditional branch (TBB is non-null, FBB is
346   /// null, Cond is empty) needs to be inserted.
347   virtual void InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
348                             MachineBasicBlock *FBB,
349                             const std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
350     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!"); 
351   }
352   
353   /// BlockHasNoFallThrough - Return true if the specified block does not
354   /// fall-through into its successor block.  This is primarily used when a
355   /// branch is unanalyzable.  It is useful for things like unconditional
356   /// indirect branches (jump tables).
357   virtual bool BlockHasNoFallThrough(MachineBasicBlock &MBB) const {
358     return false;
359   }
360   
361   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
362   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
363   /// reversed.
364   virtual bool ReverseBranchCondition(std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
365     return true;
366   }
367   
368   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
369   /// point.
370   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB, 
371                           MachineBasicBlock::iterator MI) const {
372     assert(0 && "Target didn't implement insertNoop!");
373     abort();
374   }
375
376   /// getPointerRegClass - Returns a TargetRegisterClass used for pointer
377   /// values.
378   virtual const TargetRegisterClass *getPointerRegClass() const {
379     assert(0 && "Target didn't implement getPointerRegClass!");
380     abort();
381   }
382 };
383
384 } // End llvm namespace
385
386 #endif