lib/CodeGen/MIRPrinter.cpp

   1 //===- MIRPrinter.cpp - MIR serialization format printer ------------------===//
   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 implements the class that prints out the LLVM IR and machine
  11 // functions using the MIR serialization format.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "MIRPrinter.h"
  16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MIRYamlMapping.h"
  21 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
  22 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  23 #include "llvm/IR/Module.h"
  24 #include "llvm/IR/ModuleSlotTracker.h"
  25 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  26 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  27 #include "llvm/Support/YAMLTraits.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  30
  31 using namespace llvm;
  32
  33 namespace {
  34
  35 /// This structure describes how to print out stack object references.
  36 struct FrameIndexOperand {
  37   std::string Name;
  38   unsigned ID;
  39   bool IsFixed;
  40
  41   FrameIndexOperand(StringRef Name, unsigned ID, bool IsFixed)
  42       : Name(Name.str()), ID(ID), IsFixed(IsFixed) {}
  43
  44   /// Return an ordinary stack object reference.
  45   static FrameIndexOperand create(StringRef Name, unsigned ID) {
  46     return FrameIndexOperand(Name, ID, /*IsFixed=*/false);
  47   }
  48
  49   /// Return a fixed stack object reference.
  50   static FrameIndexOperand createFixed(unsigned ID) {
  51     return FrameIndexOperand("", ID, /*IsFixed=*/true);
  52   }
  53 };
  54
  55 /// This class prints out the machine functions using the MIR serialization
  56 /// format.
  57 class MIRPrinter {
  58   raw_ostream &OS;
  59   DenseMap<const uint32_t *, unsigned> RegisterMaskIds;
  60   /// Maps from stack object indices to operand indices which will be used when
  61   /// printing frame index machine operands.
  62   DenseMap<int, FrameIndexOperand> StackObjectOperandMapping;
  63
  64 public:
  65   MIRPrinter(raw_ostream &OS) : OS(OS) {}
  66
  67   void print(const MachineFunction &MF);
  68
  69   void convert(yaml::MachineFunction &MF, const MachineRegisterInfo &RegInfo,
  70                const TargetRegisterInfo *TRI);
  71   void convert(yaml::MachineFrameInfo &YamlMFI, const MachineFrameInfo &MFI);
  72   void convert(ModuleSlotTracker &MST, yaml::MachineJumpTable &YamlJTI,
  73                const MachineJumpTableInfo &JTI);
  74   void convert(ModuleSlotTracker &MST, yaml::MachineBasicBlock &YamlMBB,
  75                const MachineBasicBlock &MBB);
  76   void convertStackObjects(yaml::MachineFunction &MF,
  77                            const MachineFrameInfo &MFI);
  78
  79 private:
  80   void initRegisterMaskIds(const MachineFunction &MF);
  81 };
  82
  83 /// This class prints out the machine instructions using the MIR serialization
  84 /// format.
  85 class MIPrinter {
  86   raw_ostream &OS;
  87   ModuleSlotTracker &MST;
  88   const DenseMap<const uint32_t *, unsigned> &RegisterMaskIds;
  89   const DenseMap<int, FrameIndexOperand> &StackObjectOperandMapping;
  90
  91 public:
  92   MIPrinter(raw_ostream &OS, ModuleSlotTracker &MST,
  93             const DenseMap<const uint32_t *, unsigned> &RegisterMaskIds,
  94             const DenseMap<int, FrameIndexOperand> &StackObjectOperandMapping)
  95       : OS(OS), MST(MST), RegisterMaskIds(RegisterMaskIds),
  96         StackObjectOperandMapping(StackObjectOperandMapping) {}
  97
  98   void print(const MachineInstr &MI);
  99   void printMBBReference(const MachineBasicBlock &MBB);
 100   void printStackObjectReference(int FrameIndex);
 101   void print(const MachineOperand &Op, const TargetRegisterInfo *TRI);
 102 };
 103
 104 } // end anonymous namespace
 105
 106 namespace llvm {
 107 namespace yaml {
 108
 109 /// This struct serializes the LLVM IR module.
 110 template <> struct BlockScalarTraits<Module> {
 111   static void output(const Module &Mod, void *Ctxt, raw_ostream &OS) {
 112     Mod.print(OS, nullptr);
 113   }
 114   static StringRef input(StringRef Str, void *Ctxt, Module &Mod) {
 115     llvm_unreachable("LLVM Module is supposed to be parsed separately");
 116     return "";
 117   }
 118 };
 119
 120 } // end namespace yaml
 121 } // end namespace llvm
 122
 123 static void printReg(unsigned Reg, raw_ostream &OS,
 124                      const TargetRegisterInfo *TRI) {
 125   // TODO: Print Stack Slots.
 126   if (!Reg)
 127     OS << '_';
 128   else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 129     OS << '%' << TargetRegisterInfo::virtReg2Index(Reg);
 130   else if (Reg < TRI->getNumRegs())
 131     OS << '%' << StringRef(TRI->getName(Reg)).lower();
 132   else
 133     llvm_unreachable("Can't print this kind of register yet");
 134 }
 135
 136 void MIRPrinter::print(const MachineFunction &MF) {
 137   initRegisterMaskIds(MF);
 138
 139   yaml::MachineFunction YamlMF;
 140   YamlMF.Name = MF.getName();
 141   YamlMF.Alignment = MF.getAlignment();
 142   YamlMF.ExposesReturnsTwice = MF.exposesReturnsTwice();
 143   YamlMF.HasInlineAsm = MF.hasInlineAsm();
 144   convert(YamlMF, MF.getRegInfo(), MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
 145   convert(YamlMF.FrameInfo, *MF.getFrameInfo());
 146   convertStackObjects(YamlMF, *MF.getFrameInfo());
 147
 148   ModuleSlotTracker MST(MF.getFunction()->getParent());
 149   if (const auto *JumpTableInfo = MF.getJumpTableInfo())
 150     convert(MST, YamlMF.JumpTableInfo, *JumpTableInfo);
 151   int I = 0;
 152   for (const auto &MBB : MF) {
 153     // TODO: Allow printing of non sequentially numbered MBBs.
 154     // This is currently needed as the basic block references get their index
 155     // from MBB.getNumber(), thus it should be sequential so that the parser can
 156     // map back to the correct MBBs when parsing the output.
 157     assert(MBB.getNumber() == I++ &&
 158            "Can't print MBBs that aren't sequentially numbered");
 159     (void)I;
 160     yaml::MachineBasicBlock YamlMBB;
 161     convert(MST, YamlMBB, MBB);
 162     YamlMF.BasicBlocks.push_back(YamlMBB);
 163   }
 164   yaml::Output Out(OS);
 165   Out << YamlMF;
 166 }
 167
 168 void MIRPrinter::convert(yaml::MachineFunction &MF,
 169                          const MachineRegisterInfo &RegInfo,
 170                          const TargetRegisterInfo *TRI) {
 171   MF.IsSSA = RegInfo.isSSA();
 172   MF.TracksRegLiveness = RegInfo.tracksLiveness();
 173   MF.TracksSubRegLiveness = RegInfo.subRegLivenessEnabled();
 174
 175   // Print the virtual register definitions.
 176   for (unsigned I = 0, E = RegInfo.getNumVirtRegs(); I < E; ++I) {
 177     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(I);
 178     yaml::VirtualRegisterDefinition VReg;
 179     VReg.ID = I;
 180     VReg.Class =
 181         StringRef(TRI->getRegClassName(RegInfo.getRegClass(Reg))).lower();
 182     MF.VirtualRegisters.push_back(VReg);
 183   }
 184 }
 185
 186 void MIRPrinter::convert(yaml::MachineFrameInfo &YamlMFI,
 187                          const MachineFrameInfo &MFI) {
 188   YamlMFI.IsFrameAddressTaken = MFI.isFrameAddressTaken();
 189   YamlMFI.IsReturnAddressTaken = MFI.isReturnAddressTaken();
 190   YamlMFI.HasStackMap = MFI.hasStackMap();
 191   YamlMFI.HasPatchPoint = MFI.hasPatchPoint();
 192   YamlMFI.StackSize = MFI.getStackSize();
 193   YamlMFI.OffsetAdjustment = MFI.getOffsetAdjustment();
 194   YamlMFI.MaxAlignment = MFI.getMaxAlignment();
 195   YamlMFI.AdjustsStack = MFI.adjustsStack();
 196   YamlMFI.HasCalls = MFI.hasCalls();
 197   YamlMFI.MaxCallFrameSize = MFI.getMaxCallFrameSize();
 198   YamlMFI.HasOpaqueSPAdjustment = MFI.hasOpaqueSPAdjustment();
 199   YamlMFI.HasVAStart = MFI.hasVAStart();
 200   YamlMFI.HasMustTailInVarArgFunc = MFI.hasMustTailInVarArgFunc();
 201 }
 202
 203 void MIRPrinter::convertStackObjects(yaml::MachineFunction &MF,
 204                                      const MachineFrameInfo &MFI) {
 205   // Process fixed stack objects.
 206   unsigned ID = 0;
 207   for (int I = MFI.getObjectIndexBegin(); I < 0; ++I) {
 208     if (MFI.isDeadObjectIndex(I))
 209       continue;
 210
 211     yaml::FixedMachineStackObject YamlObject;
 212     YamlObject.ID = ID;
 213     YamlObject.Type = MFI.isSpillSlotObjectIndex(I)
 214                           ? yaml::FixedMachineStackObject::SpillSlot
 215                           : yaml::FixedMachineStackObject::DefaultType;
 216     YamlObject.Offset = MFI.getObjectOffset(I);
 217     YamlObject.Size = MFI.getObjectSize(I);
 218     YamlObject.Alignment = MFI.getObjectAlignment(I);
 219     YamlObject.IsImmutable = MFI.isImmutableObjectIndex(I);
 220     YamlObject.IsAliased = MFI.isAliasedObjectIndex(I);
 221     MF.FixedStackObjects.push_back(YamlObject);
 222     StackObjectOperandMapping.insert(
 223         std::make_pair(I, FrameIndexOperand::createFixed(ID++)));
 224   }
 225
 226   // Process ordinary stack objects.
 227   ID = 0;
 228   for (int I = 0, E = MFI.getObjectIndexEnd(); I < E; ++I) {
 229     if (MFI.isDeadObjectIndex(I))
 230       continue;
 231
 232     yaml::MachineStackObject YamlObject;
 233     YamlObject.ID = ID;
 234     if (const auto *Alloca = MFI.getObjectAllocation(I))
 235       YamlObject.Name.Value =
 236           Alloca->hasName() ? Alloca->getName() : "<unnamed alloca>";
 237     YamlObject.Type = MFI.isSpillSlotObjectIndex(I)
 238                           ? yaml::MachineStackObject::SpillSlot
 239                           : MFI.isVariableSizedObjectIndex(I)
 240                                 ? yaml::MachineStackObject::VariableSized
 241                                 : yaml::MachineStackObject::DefaultType;
 242     YamlObject.Offset = MFI.getObjectOffset(I);
 243     YamlObject.Size = MFI.getObjectSize(I);
 244     YamlObject.Alignment = MFI.getObjectAlignment(I);
 245
 246     MF.StackObjects.push_back(YamlObject);
 247     StackObjectOperandMapping.insert(std::make_pair(
 248         I, FrameIndexOperand::create(YamlObject.Name.Value, ID++)));
 249   }
 250 }
 251
 252 void MIRPrinter::convert(ModuleSlotTracker &MST,
 253                          yaml::MachineJumpTable &YamlJTI,
 254                          const MachineJumpTableInfo &JTI) {
 255   YamlJTI.Kind = JTI.getEntryKind();
 256   unsigned ID = 0;
 257   for (const auto &Table : JTI.getJumpTables()) {
 258     std::string Str;
 259     yaml::MachineJumpTable::Entry Entry;
 260     Entry.ID = ID++;
 261     for (const auto *MBB : Table.MBBs) {
 262       raw_string_ostream StrOS(Str);
 263       MIPrinter(StrOS, MST, RegisterMaskIds, StackObjectOperandMapping)
 264           .printMBBReference(*MBB);
 265       Entry.Blocks.push_back(StrOS.str());
 266       Str.clear();
 267     }
 268     YamlJTI.Entries.push_back(Entry);
 269   }
 270 }
 271
 272 void MIRPrinter::convert(ModuleSlotTracker &MST,
 273                          yaml::MachineBasicBlock &YamlMBB,
 274                          const MachineBasicBlock &MBB) {
 275   assert(MBB.getNumber() >= 0 && "Invalid MBB number");
 276   YamlMBB.ID = (unsigned)MBB.getNumber();
 277   // TODO: Serialize unnamed BB references.
 278   if (const auto *BB = MBB.getBasicBlock())
 279     YamlMBB.Name.Value = BB->hasName() ? BB->getName() : "<unnamed bb>";
 280   else
 281     YamlMBB.Name.Value = "";
 282   YamlMBB.Alignment = MBB.getAlignment();
 283   YamlMBB.AddressTaken = MBB.hasAddressTaken();
 284   YamlMBB.IsLandingPad = MBB.isLandingPad();
 285   for (const auto *SuccMBB : MBB.successors()) {
 286     std::string Str;
 287     raw_string_ostream StrOS(Str);
 288     MIPrinter(StrOS, MST, RegisterMaskIds, StackObjectOperandMapping)
 289         .printMBBReference(*SuccMBB);
 290     YamlMBB.Successors.push_back(StrOS.str());
 291   }
 292   // Print the live in registers.
 293   const auto *TRI = MBB.getParent()->getSubtarget().getRegisterInfo();
 294   assert(TRI && "Expected target register info");
 295   for (auto I = MBB.livein_begin(), E = MBB.livein_end(); I != E; ++I) {
 296     std::string Str;
 297     raw_string_ostream StrOS(Str);
 298     printReg(*I, StrOS, TRI);
 299     YamlMBB.LiveIns.push_back(StrOS.str());
 300   }
 301   // Print the machine instructions.
 302   YamlMBB.Instructions.reserve(MBB.size());
 303   std::string Str;
 304   for (const auto &MI : MBB) {
 305     raw_string_ostream StrOS(Str);
 306     MIPrinter(StrOS, MST, RegisterMaskIds, StackObjectOperandMapping).print(MI);
 307     YamlMBB.Instructions.push_back(StrOS.str());
 308     Str.clear();
 309   }
 310 }
 311
 312 void MIRPrinter::initRegisterMaskIds(const MachineFunction &MF) {
 313   const auto *TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
 314   unsigned I = 0;
 315   for (const uint32_t *Mask : TRI->getRegMasks())
 316     RegisterMaskIds.insert(std::make_pair(Mask, I++));
 317 }
 318
 319 void MIPrinter::print(const MachineInstr &MI) {
 320   const auto &SubTarget = MI.getParent()->getParent()->getSubtarget();
 321   const auto *TRI = SubTarget.getRegisterInfo();
 322   assert(TRI && "Expected target register info");
 323   const auto *TII = SubTarget.getInstrInfo();
 324   assert(TII && "Expected target instruction info");
 325
 326   unsigned I = 0, E = MI.getNumOperands();
 327   for (; I < E && MI.getOperand(I).isReg() && MI.getOperand(I).isDef() &&
 328          !MI.getOperand(I).isImplicit();
 329        ++I) {
 330     if (I)
 331       OS << ", ";
 332     print(MI.getOperand(I), TRI);
 333   }
 334
 335   if (I)
 336     OS << " = ";
 337   OS << TII->getName(MI.getOpcode());
 338   // TODO: Print the instruction flags, machine mem operands.
 339   if (I < E)
 340     OS << ' ';
 341
 342   bool NeedComma = false;
 343   for (; I < E; ++I) {
 344     if (NeedComma)
 345       OS << ", ";
 346     print(MI.getOperand(I), TRI);
 347     NeedComma = true;
 348   }
 349 }
 350
 351 void MIPrinter::printMBBReference(const MachineBasicBlock &MBB) {
 352   OS << "%bb." << MBB.getNumber();
 353   if (const auto *BB = MBB.getBasicBlock()) {
 354     if (BB->hasName())
 355       OS << '.' << BB->getName();
 356   }
 357 }
 358
 359 void MIPrinter::printStackObjectReference(int FrameIndex) {
 360   auto ObjectInfo = StackObjectOperandMapping.find(FrameIndex);
 361   assert(ObjectInfo != StackObjectOperandMapping.end() &&
 362          "Invalid frame index");
 363   const FrameIndexOperand &Operand = ObjectInfo->second;
 364   if (Operand.IsFixed) {
 365     OS << "%fixed-stack." << Operand.ID;
 366     return;
 367   }
 368   OS << "%stack." << Operand.ID;
 369   if (!Operand.Name.empty())
 370     OS << '.' << Operand.Name;
 371 }
 372
 373 void MIPrinter::print(const MachineOperand &Op, const TargetRegisterInfo *TRI) {
 374   switch (Op.getType()) {
 375   case MachineOperand::MO_Register:
 376     // TODO: Print the other register flags.
 377     if (Op.isImplicit())
 378       OS << (Op.isDef() ? "implicit-def " : "implicit ");
 379     if (Op.isDead())
 380       OS << "dead ";
 381     if (Op.isKill())
 382       OS << "killed ";
 383     if (Op.isUndef())
 384       OS << "undef ";
 385     printReg(Op.getReg(), OS, TRI);
 386     // Print the sub register.
 387     if (Op.getSubReg() != 0)
 388       OS << ':' << TRI->getSubRegIndexName(Op.getSubReg());
 389     break;
 390   case MachineOperand::MO_Immediate:
 391     OS << Op.getImm();
 392     break;
 393   case MachineOperand::MO_MachineBasicBlock:
 394     printMBBReference(*Op.getMBB());
 395     break;
 396   case MachineOperand::MO_FrameIndex:
 397     printStackObjectReference(Op.getIndex());
 398     break;
 399   case MachineOperand::MO_JumpTableIndex:
 400     OS << "%jump-table." << Op.getIndex();
 401     // TODO: Print target flags.
 402     break;
 403   case MachineOperand::MO_GlobalAddress:
 404     Op.getGlobal()->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false, MST);
 405     // TODO: Print offset and target flags.
 406     break;
 407   case MachineOperand::MO_RegisterMask: {
 408     auto RegMaskInfo = RegisterMaskIds.find(Op.getRegMask());
 409     if (RegMaskInfo != RegisterMaskIds.end())
 410       OS << StringRef(TRI->getRegMaskNames()[RegMaskInfo->second]).lower();
 411     else
 412       llvm_unreachable("Can't print this machine register mask yet.");
 413     break;
 414   }
 415   default:
 416     // TODO: Print the other machine operands.
 417     llvm_unreachable("Can't print this machine operand at the moment");
 418   }
 419 }
 420
 421 void llvm::printMIR(raw_ostream &OS, const Module &M) {
 422   yaml::Output Out(OS);
 423   Out << const_cast<Module &>(M);
 424 }
 425
 426 void llvm::printMIR(raw_ostream &OS, const MachineFunction &MF) {
 427   MIRPrinter Printer(OS);
 428   Printer.print(MF);
 429 }