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