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[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetLowering.h
1 //===-- llvm/Target/TargetLowering.h - Target Lowering 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 how to lower LLVM code to machine code.  This has two
11 // main components:
12 //
13 //  1. Which ValueTypes are natively supported by the target.
14 //  2. Which operations are supported for supported ValueTypes.
15 //  3. Cost thresholds for alternative implementations of certain operations.
16 //
17 // In addition it has a few other components, like information about FP
18 // immediates.
19 //
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21
22 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETLOWERING_H
23 #define LLVM_TARGET_TARGETLOWERING_H
24
25 #include "llvm/Type.h"
26 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
27 #include <vector>
28
29 namespace llvm {
30   class Value;
31   class Function;
32   class TargetMachine;
33   class TargetData;
34   class TargetRegisterClass;
35   class SDNode;
36   class SDOperand;
37   class SelectionDAG;
38
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40 /// TargetLowering - This class defines information used to lower LLVM code to
41 /// legal SelectionDAG operators that the target instruction selector can accept
42 /// natively.
43 ///
44 /// This class also defines callbacks that targets must implement to lower
45 /// target-specific constructs to SelectionDAG operators.
46 ///
47 class TargetLowering {
48 public:
49   /// LegalizeAction - This enum indicates whether operations are valid for a
50   /// target, and if not, what action should be used to make them valid.
51   enum LegalizeAction {
52     Legal,      // The target natively supports this operation.
53     Promote,    // This operation should be executed in a larger type.
54     Expand,     // Try to expand this to other ops, otherwise use a libcall.
55     Custom,     // Use the LowerOperation hook to implement custom lowering.
56   };
57
58   enum OutOfRangeShiftAmount {
59     Undefined,  // Oversized shift amounts are undefined (default).
60     Mask,       // Shift amounts are auto masked (anded) to value size.
61     Extend,     // Oversized shift pulls in zeros or sign bits.
62   };
63
64   enum SetCCResultValue {
65     UndefinedSetCCResult,          // SetCC returns a garbage/unknown extend.
66     ZeroOrOneSetCCResult,          // SetCC returns a zero extended result.
67     ZeroOrNegativeOneSetCCResult,  // SetCC returns a sign extended result.
68   };
69
70   TargetLowering(TargetMachine &TM);
71   virtual ~TargetLowering();
72
73   TargetMachine &getTargetMachine() const { return TM; }
74   const TargetData &getTargetData() const { return TD; }
75
76   bool isLittleEndian() const { return IsLittleEndian; }
77   MVT::ValueType getPointerTy() const { return PointerTy; }
78   MVT::ValueType getShiftAmountTy() const { return ShiftAmountTy; }
79   OutOfRangeShiftAmount getShiftAmountFlavor() const {return ShiftAmtHandling; }
80
81   /// isSetCCExpensive - Return true if the setcc operation is expensive for
82   /// this target.
83   bool isSetCCExpensive() const { return SetCCIsExpensive; }
84
85   /// getSetCCResultTy - Return the ValueType of the result of setcc operations.
86   ///
87   MVT::ValueType getSetCCResultTy() const { return SetCCResultTy; }
88
89   /// getSetCCResultContents - For targets without boolean registers, this flag
90   /// returns information about the contents of the high-bits in the setcc
91   /// result register.
92   SetCCResultValue getSetCCResultContents() const { return SetCCResultContents;}
93
94   /// getRegClassFor - Return the register class that should be used for the
95   /// specified value type.  This may only be called on legal types.
96   TargetRegisterClass *getRegClassFor(MVT::ValueType VT) const {
97     TargetRegisterClass *RC = RegClassForVT[VT];
98     assert(RC && "This value type is not natively supported!");
99     return RC;
100   }
101
102   /// hasNativeSupportFor - Return true if the target has native support for the
103   /// specified value type.  This means that it has a register that directly
104   /// holds it without promotions or expansions.
105   bool hasNativeSupportFor(MVT::ValueType VT) const {
106     return RegClassForVT[VT] != 0;
107   }
108
109   /// getTypeAction - Return how we should legalize values of this type, either
110   /// it is already legal (return 'Legal') or we need to promote it to a larger
111   /// type (return 'Promote'), or we need to expand it into multiple registers
112   /// of smaller integer type (return 'Expand').  'Custom' is not an option.
113   LegalizeAction getTypeAction(MVT::ValueType VT) const {
114     return (LegalizeAction)((ValueTypeActions >> (2*VT)) & 3);
115   }
116   unsigned getValueTypeActions() const { return ValueTypeActions; }
117
118   /// getTypeToTransformTo - For types supported by the target, this is an
119   /// identity function.  For types that must be promoted to larger types, this
120   /// returns the larger type to promote to.  For types that are larger than the
121   /// largest integer register, this contains one step in the expansion to get
122   /// to the smaller register.
123   MVT::ValueType getTypeToTransformTo(MVT::ValueType VT) const {
124     return TransformToType[VT];
125   }
126
127   typedef std::vector<double>::const_iterator legal_fpimm_iterator;
128   legal_fpimm_iterator legal_fpimm_begin() const {
129     return LegalFPImmediates.begin();
130   }
131   legal_fpimm_iterator legal_fpimm_end() const {
132     return LegalFPImmediates.end();
133   }
134
135   /// getOperationAction - Return how this operation should be
136   LegalizeAction getOperationAction(unsigned Op, MVT::ValueType VT) const {
137     return (LegalizeAction)((OpActions[Op] >> (2*VT)) & 3);
138   }
139
140   /// hasNativeSupportForOperation - Return true if this operation is legal for
141   /// this type.
142   ///
143   bool hasNativeSupportForOperation(unsigned Op, MVT::ValueType VT) const {
144     return getOperationAction(Op, VT) == Legal;
145   }
146
147   /// getTypeToPromoteTo - If the action for this operation is to promote, this
148   /// method returns the ValueType to promote to.
149   MVT::ValueType getTypeToPromoteTo(unsigned Op, MVT::ValueType VT) const {
150     assert(getOperationAction(Op, VT) == Promote &&
151            "This operation isn't promoted!");
152     MVT::ValueType NVT = VT;
153     do {
154       NVT = (MVT::ValueType)(NVT+1);
155       assert(MVT::isInteger(NVT) == MVT::isInteger(VT) && NVT != MVT::isVoid &&
156              "Didn't find type to promote to!");
157     } while (!hasNativeSupportFor(NVT) ||
158              getOperationAction(Op, NVT) == Promote);
159     return NVT;
160   }
161
162   /// getValueType - Return the MVT::ValueType corresponding to this LLVM type.
163   /// This is fixed by the LLVM operations except for the pointer size.
164   MVT::ValueType getValueType(const Type *Ty) const {
165     switch (Ty->getTypeID()) {
166     default: assert(0 && "Unknown type!");
167     case Type::VoidTyID:    return MVT::isVoid;
168     case Type::BoolTyID:    return MVT::i1;
169     case Type::UByteTyID:
170     case Type::SByteTyID:   return MVT::i8;
171     case Type::ShortTyID:
172     case Type::UShortTyID:  return MVT::i16;
173     case Type::IntTyID:
174     case Type::UIntTyID:    return MVT::i32;
175     case Type::LongTyID:
176     case Type::ULongTyID:   return MVT::i64;
177     case Type::FloatTyID:   return MVT::f32;
178     case Type::DoubleTyID:  return MVT::f64;
179     case Type::PointerTyID: return PointerTy;
180     }
181   }
182
183   /// getNumElements - Return the number of registers that this ValueType will
184   /// eventually require.  This is always one for all non-integer types, is
185   /// one for any types promoted to live in larger registers, but may be more
186   /// than one for types (like i64) that are split into pieces.
187   unsigned getNumElements(MVT::ValueType VT) const {
188     return NumElementsForVT[VT];
189   }
190
191   /// This function returns the maximum number of store operations permitted
192   /// to replace a call to llvm.memset. The value is set by the target at the
193   /// performance threshold for such a replacement.
194   /// @brief Get maximum # of store operations permitted for llvm.memset
195   unsigned getMaxStoresPerMemSet() const { return maxStoresPerMemSet; }
196
197   /// This function returns the maximum number of store operations permitted
198   /// to replace a call to llvm.memcpy. The value is set by the target at the
199   /// performance threshold for such a replacement.
200   /// @brief Get maximum # of store operations permitted for llvm.memcpy
201   unsigned getMaxStoresPerMemCpy() const { return maxStoresPerMemCpy; }
202
203   /// This function returns the maximum number of store operations permitted
204   /// to replace a call to llvm.memmove. The value is set by the target at the
205   /// performance threshold for such a replacement.
206   /// @brief Get maximum # of store operations permitted for llvm.memmove
207   unsigned getMaxStoresPerMemMove() const { return maxStoresPerMemMove; }
208
209   /// This function returns true if the target allows unaligned stores. This is
210   /// used in situations where an array copy/move/set is converted to a sequence
211   /// of store operations. It ensures that such replacements don't generate
212   /// code that causes an alignment error (trap) on the target machine.
213   /// @brief Determine if the target supports unaligned stores.
214   bool allowsUnalignedStores() const { return allowUnalignedStores; }
215
216   //===--------------------------------------------------------------------===//
217   // TargetLowering Configuration Methods - These methods should be invoked by
218   // the derived class constructor to configure this object for the target.
219   //
220
221 protected:
222
223   /// setShiftAmountType - Describe the type that should be used for shift
224   /// amounts.  This type defaults to the pointer type.
225   void setShiftAmountType(MVT::ValueType VT) { ShiftAmountTy = VT; }
226
227   /// setSetCCResultType - Describe the type that shoudl be used as the result
228   /// of a setcc operation.  This defaults to the pointer type.
229   void setSetCCResultType(MVT::ValueType VT) { SetCCResultTy = VT; }
230
231   /// setSetCCResultContents - Specify how the target extends the result of a
232   /// setcc operation in a register.
233   void setSetCCResultContents(SetCCResultValue Ty) { SetCCResultContents = Ty; }
234
235   /// setShiftAmountFlavor - Describe how the target handles out of range shift
236   /// amounts.
237   void setShiftAmountFlavor(OutOfRangeShiftAmount OORSA) {
238     ShiftAmtHandling = OORSA;
239   }
240
241   /// setSetCCIxExpensive - This is a short term hack for targets that codegen
242   /// setcc as a conditional branch.  This encourages the code generator to fold
243   /// setcc operations into other operations if possible.
244   void setSetCCIsExpensive() { SetCCIsExpensive = true; }
245
246   /// addRegisterClass - Add the specified register class as an available
247   /// regclass for the specified value type.  This indicates the selector can
248   /// handle values of that class natively.
249   void addRegisterClass(MVT::ValueType VT, TargetRegisterClass *RC) {
250     AvailableRegClasses.push_back(std::make_pair(VT, RC));
251     RegClassForVT[VT] = RC;
252   }
253
254   /// computeRegisterProperties - Once all of the register classes are added,
255   /// this allows us to compute derived properties we expose.
256   void computeRegisterProperties();
257
258   /// setOperationAction - Indicate that the specified operation does not work
259   /// with the specified type and indicate what to do about it.
260   void setOperationAction(unsigned Op, MVT::ValueType VT,
261                           LegalizeAction Action) {
262     assert(VT < 16 && Op < sizeof(OpActions)/sizeof(OpActions[0]) &&
263            "Table isn't big enough!");
264     OpActions[Op] |= Action << VT*2;
265   }
266
267   /// addLegalFPImmediate - Indicate that this target can instruction select
268   /// the specified FP immediate natively.
269   void addLegalFPImmediate(double Imm) {
270     LegalFPImmediates.push_back(Imm);
271   }
272
273 public:
274
275   //===--------------------------------------------------------------------===//
276   // Lowering methods - These methods must be implemented by targets so that
277   // the SelectionDAGLowering code knows how to lower these.
278   //
279
280   /// LowerArguments - This hook must be implemented to indicate how we should
281   /// lower the arguments for the specified function, into the specified DAG.
282   virtual std::vector<SDOperand>
283   LowerArguments(Function &F, SelectionDAG &DAG) = 0;
284
285   /// LowerCallTo - This hook lowers an abstract call to a function into an
286   /// actual call.  This returns a pair of operands.  The first element is the
287   /// return value for the function (if RetTy is not VoidTy).  The second
288   /// element is the outgoing token chain.
289   typedef std::vector<std::pair<SDOperand, const Type*> > ArgListTy;
290   virtual std::pair<SDOperand, SDOperand>
291   LowerCallTo(SDOperand Chain, const Type *RetTy, bool isVarArg,
292               unsigned CallingConv, bool isTailCall, SDOperand Callee,
293               ArgListTy &Args, SelectionDAG &DAG) = 0;
294
295   /// LowerVAStart - This lowers the llvm.va_start intrinsic.  If not
296   /// implemented, this method prints a message and aborts.  This method should
297   /// return the modified chain value.  Note that VAListPtr* correspond to the
298   /// llvm.va_start operand.
299   virtual SDOperand LowerVAStart(SDOperand Chain, SDOperand VAListP,
300                                  Value *VAListV, SelectionDAG &DAG);
301
302   /// LowerVAEnd - This lowers llvm.va_end and returns the resultant chain.  If
303   /// not implemented, this defaults to a noop.
304   virtual SDOperand LowerVAEnd(SDOperand Chain, SDOperand LP, Value *LV,
305                                SelectionDAG &DAG);
306
307   /// LowerVACopy - This lowers llvm.va_copy and returns the resultant chain.
308   /// If not implemented, this defaults to loading a pointer from the input and
309   /// storing it to the output.
310   virtual SDOperand LowerVACopy(SDOperand Chain, SDOperand SrcP, Value *SrcV,
311                                 SDOperand DestP, Value *DestV,
312                                 SelectionDAG &DAG);
313
314   /// LowerVAArg - This lowers the vaarg instruction.  If not implemented, this
315   /// prints a message and aborts.
316   virtual std::pair<SDOperand,SDOperand>
317   LowerVAArg(SDOperand Chain, SDOperand VAListP, Value *VAListV,
318              const Type *ArgTy, SelectionDAG &DAG);
319
320   /// LowerFrameReturnAddress - This hook lowers a call to llvm.returnaddress or
321   /// llvm.frameaddress (depending on the value of the first argument).  The
322   /// return values are the result pointer and the resultant token chain.  If
323   /// not implemented, both of these intrinsics will return null.
324   virtual std::pair<SDOperand, SDOperand>
325   LowerFrameReturnAddress(bool isFrameAddr, SDOperand Chain, unsigned Depth,
326                           SelectionDAG &DAG);
327
328   /// LowerOperation - For operations that are unsupported by the target, and
329   /// which are registered to use 'custom' lowering.  This callback is invoked.
330   /// If the target has no operations that require custom lowering, it need not
331   /// implement this.  The default implementation of this aborts.
332   virtual SDOperand LowerOperation(SDOperand Op, SelectionDAG &DAG);
333
334
335 private:
336   TargetMachine &TM;
337   const TargetData &TD;
338
339   /// IsLittleEndian - True if this is a little endian target.
340   ///
341   bool IsLittleEndian;
342
343   /// PointerTy - The type to use for pointers, usually i32 or i64.
344   ///
345   MVT::ValueType PointerTy;
346
347   /// ShiftAmountTy - The type to use for shift amounts, usually i8 or whatever
348   /// PointerTy is.
349   MVT::ValueType ShiftAmountTy;
350
351   OutOfRangeShiftAmount ShiftAmtHandling;
352
353   /// SetCCIsExpensive - This is a short term hack for targets that codegen
354   /// setcc as a conditional branch.  This encourages the code generator to fold
355   /// setcc operations into other operations if possible.
356   bool SetCCIsExpensive;
357
358   /// SetCCResultTy - The type that SetCC operations use.  This defaults to the
359   /// PointerTy.
360   MVT::ValueType SetCCResultTy;
361
362   /// SetCCResultContents - Information about the contents of the high-bits in
363   /// the result of a setcc comparison operation.
364   SetCCResultValue SetCCResultContents;
365
366   /// RegClassForVT - This indicates the default register class to use for
367   /// each ValueType the target supports natively.
368   TargetRegisterClass *RegClassForVT[MVT::LAST_VALUETYPE];
369   unsigned char NumElementsForVT[MVT::LAST_VALUETYPE];
370
371   /// ValueTypeActions - This is a bitvector that contains two bits for each
372   /// value type, where the two bits correspond to the LegalizeAction enum.
373   /// This can be queried with "getTypeAction(VT)".
374   unsigned ValueTypeActions;
375
376   /// TransformToType - For any value types we are promoting or expanding, this
377   /// contains the value type that we are changing to.  For Expanded types, this
378   /// contains one step of the expand (e.g. i64 -> i32), even if there are
379   /// multiple steps required (e.g. i64 -> i16).  For types natively supported
380   /// by the system, this holds the same type (e.g. i32 -> i32).
381   MVT::ValueType TransformToType[MVT::LAST_VALUETYPE];
382
383   /// OpActions - For each operation and each value type, keep a LegalizeAction
384   /// that indicates how instruction selection should deal with the operation.
385   /// Most operations are Legal (aka, supported natively by the target), but
386   /// operations that are not should be described.  Note that operations on
387   /// non-legal value types are not described here.
388   unsigned OpActions[128];
389
390   std::vector<double> LegalFPImmediates;
391
392   std::vector<std::pair<MVT::ValueType,
393                         TargetRegisterClass*> > AvailableRegClasses;
394
395 protected:
396   /// When lowering %llvm.memset this field specifies the maximum number of
397   /// store operations that may be substituted for the call to memset. Targets
398   /// must set this value based on the cost threshold for that target. Targets
399   /// should assume that the memset will be done using as many of the largest
400   /// store operations first, followed by smaller ones, if necessary, per
401   /// alignment restrictions. For example, storing 9 bytes on a 32-bit machine
402   /// with 16-bit alignment would result in four 2-byte stores and one 1-byte
403   /// store.  This only applies to setting a constant array of a constant size.
404   /// @brief Specify maximum number of store instructions per memset call.
405   unsigned maxStoresPerMemSet;
406
407   /// When lowering %llvm.memcpy this field specifies the maximum number of
408   /// store operations that may be substituted for a call to memcpy. Targets
409   /// must set this value based on the cost threshold for that target. Targets
410   /// should assume that the memcpy will be done using as many of the largest
411   /// store operations first, followed by smaller ones, if necessary, per
412   /// alignment restrictions. For example, storing 7 bytes on a 32-bit machine
413   /// with 32-bit alignment would result in one 4-byte store, a one 2-byte store
414   /// and one 1-byte store. This only applies to copying a constant array of
415   /// constant size.
416   /// @brief Specify maximum bytes of store instructions per memcpy call.
417   unsigned maxStoresPerMemCpy;
418
419   /// When lowering %llvm.memmove this field specifies the maximum number of
420   /// store instructions that may be substituted for a call to memmove. Targets
421   /// must set this value based on the cost threshold for that target. Targets
422   /// should assume that the memmove will be done using as many of the largest
423   /// store operations first, followed by smaller ones, if necessary, per
424   /// alignment restrictions. For example, moving 9 bytes on a 32-bit machine
425   /// with 8-bit alignment would result in nine 1-byte stores.  This only
426   /// applies to copying a constant array of constant size.
427   /// @brief Specify maximum bytes of store instructions per memmove call.
428   unsigned maxStoresPerMemMove;
429
430   /// This field specifies whether the target machine permits unaligned stores.
431   /// This is used to determine the size of store operations for copying
432   /// small arrays and other similar tasks.
433   /// @brief Indicate whether the target machine permits unaligned stores.
434   bool allowUnalignedStores;
435 };
436 } // end llvm namespace
437
438 #endif