lib/CodeGen/MachineFunction.cpp

   1 //===-- MachineFunction.cpp -----------------------------------------------===//
   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 // Collect native machine code information for a function.  This allows
  11 // target-specific information about the generated code to be stored with each
  12 // function.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  28 #include "llvm/Function.h"
  29 #include "llvm/Instructions.h"
  30 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  31 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
  32 #include "llvm/Support/LeakDetector.h"
  33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  34 #include "llvm/Config/config.h"
  35 #include <fstream>
  36 #include <sstream>
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static AnnotationID MF_AID(
  40   AnnotationManager::getID("CodeGen::MachineCodeForFunction"));
  41
  42 // Out of line virtual function to home classes.
  43 void MachineFunctionPass::virtfn() {}
  44
  45 namespace {
  46   struct VISIBILITY_HIDDEN Printer : public MachineFunctionPass {
  47     static char ID;
  48
  49     std::ostream *OS;
  50     const std::string Banner;
  51
  52     Printer (std::ostream *_OS, const std::string &_Banner)
  53       : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID), OS (_OS), Banner (_Banner) { }
  54
  55     const char *getPassName() const { return "MachineFunction Printer"; }
  56
  57     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  58       AU.setPreservesAll();
  59     }
  60
  61     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  62       (*OS) << Banner;
  63       MF.print (*OS);
  64       return false;
  65     }
  66   };
  67   char Printer::ID = 0;
  68 }
  69
  70 /// Returns a newly-created MachineFunction Printer pass. The default output
  71 /// stream is std::cerr; the default banner is empty.
  72 ///
  73 FunctionPass *llvm::createMachineFunctionPrinterPass(std::ostream *OS,
  74                                                      const std::string &Banner){
  75   return new Printer(OS, Banner);
  76 }
  77
  78 namespace {
  79   struct VISIBILITY_HIDDEN Deleter : public MachineFunctionPass {
  80     static char ID;
  81     Deleter() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
  82
  83     const char *getPassName() const { return "Machine Code Deleter"; }
  84
  85     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  86       // Delete the annotation from the function now.
  87       MachineFunction::destruct(MF.getFunction());
  88       return true;
  89     }
  90   };
  91   char Deleter::ID = 0;
  92 }
  93
  94 /// MachineCodeDeletion Pass - This pass deletes all of the machine code for
  95 /// the current function, which should happen after the function has been
  96 /// emitted to a .s file or to memory.
  97 FunctionPass *llvm::createMachineCodeDeleter() {
  98   return new Deleter();
  99 }
 100
 101
 102
 103 //===---------------------------------------------------------------------===//
 104 // MachineFunction implementation
 105 //===---------------------------------------------------------------------===//
 106
 107 MachineBasicBlock* ilist_traits<MachineBasicBlock>::createSentinel() {
 108   MachineBasicBlock* dummy = new MachineBasicBlock();
 109   LeakDetector::removeGarbageObject(dummy);
 110   return dummy;
 111 }
 112
 113 void ilist_traits<MachineBasicBlock>::transferNodesFromList(
 114             iplist<MachineBasicBlock, ilist_traits<MachineBasicBlock> >& toList,
 115             ilist_iterator<MachineBasicBlock> first,
 116             ilist_iterator<MachineBasicBlock> last) {
 117   // If splicing withing the same function, no change.
 118   if (Parent == toList.Parent) return;
 119
 120   for (; first != last; ++first)
 121     first->setParent(toList.Parent);
 122 }
 123
 124 MachineFunction::MachineFunction(const Function *F,
 125                                  const TargetMachine &TM)
 126   : Annotation(MF_AID), Fn(F), Target(TM) {
 127   RegInfo = new MachineRegisterInfo(*TM.getRegisterInfo());
 128   MFInfo = 0;
 129   FrameInfo = new MachineFrameInfo(*TM.getFrameInfo());
 130   ConstantPool = new MachineConstantPool(TM.getTargetData());
 131
 132   // Set up jump table.
 133   const TargetData &TD = *TM.getTargetData();
 134   bool IsPic = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
 135   unsigned EntrySize = IsPic ? 4 : TD.getPointerSize();
 136   unsigned Alignment = IsPic ? TD.getABITypeAlignment(Type::Int32Ty)
 137                              : TD.getPointerABIAlignment();
 138   JumpTableInfo = new MachineJumpTableInfo(EntrySize, Alignment);
 139
 140   BasicBlocks.Parent = this;
 141 }
 142
 143 MachineFunction::~MachineFunction() {
 144   BasicBlocks.clear();
 145   delete RegInfo;
 146   delete MFInfo;
 147   delete FrameInfo;
 148   delete ConstantPool;
 149   delete JumpTableInfo;
 150 }
 151
 152
 153 /// RenumberBlocks - This discards all of the MachineBasicBlock numbers and
 154 /// recomputes them.  This guarantees that the MBB numbers are sequential,
 155 /// dense, and match the ordering of the blocks within the function.  If a
 156 /// specific MachineBasicBlock is specified, only that block and those after
 157 /// it are renumbered.
 158 void MachineFunction::RenumberBlocks(MachineBasicBlock *MBB) {
 159   if (empty()) { MBBNumbering.clear(); return; }
 160   MachineFunction::iterator MBBI, E = end();
 161   if (MBB == 0)
 162     MBBI = begin();
 163   else
 164     MBBI = MBB;
 165
 166   // Figure out the block number this should have.
 167   unsigned BlockNo = 0;
 168   if (MBBI != begin())
 169     BlockNo = prior(MBBI)->getNumber()+1;
 170
 171   for (; MBBI != E; ++MBBI, ++BlockNo) {
 172     if (MBBI->getNumber() != (int)BlockNo) {
 173       // Remove use of the old number.
 174       if (MBBI->getNumber() != -1) {
 175         assert(MBBNumbering[MBBI->getNumber()] == &*MBBI &&
 176                "MBB number mismatch!");
 177         MBBNumbering[MBBI->getNumber()] = 0;
 178       }
 179
 180       // If BlockNo is already taken, set that block's number to -1.
 181       if (MBBNumbering[BlockNo])
 182         MBBNumbering[BlockNo]->setNumber(-1);
 183
 184       MBBNumbering[BlockNo] = MBBI;
 185       MBBI->setNumber(BlockNo);
 186     }
 187   }
 188
 189   // Okay, all the blocks are renumbered.  If we have compactified the block
 190   // numbering, shrink MBBNumbering now.
 191   assert(BlockNo <= MBBNumbering.size() && "Mismatch!");
 192   MBBNumbering.resize(BlockNo);
 193 }
 194
 195
 196 void MachineFunction::dump() const { print(*cerr.stream()); }
 197
 198 void MachineFunction::print(std::ostream &OS) const {
 199   OS << "# Machine code for " << Fn->getName () << "():\n";
 200
 201   // Print Frame Information
 202   getFrameInfo()->print(*this, OS);
 203
 204   // Print JumpTable Information
 205   getJumpTableInfo()->print(OS);
 206
 207   // Print Constant Pool
 208   getConstantPool()->print(OS);
 209
 210   const TargetRegisterInfo *TRI = getTarget().getRegisterInfo();
 211
 212   if (!RegInfo->livein_empty()) {
 213     OS << "Live Ins:";
 214     for (MachineRegisterInfo::livein_iterator
 215          I = RegInfo->livein_begin(), E = RegInfo->livein_end(); I != E; ++I) {
 216       if (TRI)
 217         OS << " " << TRI->getName(I->first);
 218       else
 219         OS << " Reg #" << I->first;
 220
 221       if (I->second)
 222         OS << " in VR#" << I->second << " ";
 223     }
 224     OS << "\n";
 225   }
 226   if (!RegInfo->liveout_empty()) {
 227     OS << "Live Outs:";
 228     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator
 229          I = RegInfo->liveout_begin(), E = RegInfo->liveout_end(); I != E; ++I)
 230       if (TRI)
 231         OS << " " << TRI->getName(*I);
 232       else
 233         OS << " Reg #" << *I;
 234     OS << "\n";
 235   }
 236
 237   for (const_iterator BB = begin(); BB != end(); ++BB)
 238     BB->print(OS);
 239
 240   OS << "\n# End machine code for " << Fn->getName () << "().\n\n";
 241 }
 242
 243 /// CFGOnly flag - This is used to control whether or not the CFG graph printer
 244 /// prints out the contents of basic blocks or not.  This is acceptable because
 245 /// this code is only really used for debugging purposes.
 246 ///
 247 static bool CFGOnly = false;
 248
 249 namespace llvm {
 250   template<>
 251   struct DOTGraphTraits<const MachineFunction*> : public DefaultDOTGraphTraits {
 252     static std::string getGraphName(const MachineFunction *F) {
 253       return "CFG for '" + F->getFunction()->getName() + "' function";
 254     }
 255
 256     static std::string getNodeLabel(const MachineBasicBlock *Node,
 257                                     const MachineFunction *Graph) {
 258       if (CFGOnly && Node->getBasicBlock() &&
 259           !Node->getBasicBlock()->getName().empty())
 260         return Node->getBasicBlock()->getName() + ":";
 261
 262       std::ostringstream Out;
 263       if (CFGOnly) {
 264         Out << Node->getNumber() << ':';
 265         return Out.str();
 266       }
 267
 268       Node->print(Out);
 269
 270       std::string OutStr = Out.str();
 271       if (OutStr[0] == '\n') OutStr.erase(OutStr.begin());
 272
 273       // Process string output to make it nicer...
 274       for (unsigned i = 0; i != OutStr.length(); ++i)
 275         if (OutStr[i] == '\n') {                            // Left justify
 276           OutStr[i] = '\\';
 277           OutStr.insert(OutStr.begin()+i+1, 'l');
 278         }
 279       return OutStr;
 280     }
 281   };
 282 }
 283
 284 void MachineFunction::viewCFG() const
 285 {
 286 #ifndef NDEBUG
 287   ViewGraph(this, "mf" + getFunction()->getName());
 288 #else
 289   cerr << "SelectionDAG::viewGraph is only available in debug builds on "
 290        << "systems with Graphviz or gv!\n";
 291 #endif // NDEBUG
 292 }
 293
 294 void MachineFunction::viewCFGOnly() const
 295 {
 296   CFGOnly = true;
 297   viewCFG();
 298   CFGOnly = false;
 299 }
 300
 301 // The next two methods are used to construct and to retrieve
 302 // the MachineCodeForFunction object for the given function.
 303 // construct() -- Allocates and initializes for a given function and target
 304 // get()       -- Returns a handle to the object.
 305 //                This should not be called before "construct()"
 306 //                for a given Function.
 307 //
 308 MachineFunction&
 309 MachineFunction::construct(const Function *Fn, const TargetMachine &Tar)
 310 {
 311   assert(Fn->getAnnotation(MF_AID) == 0 &&
 312          "Object already exists for this function!");
 313   MachineFunction* mcInfo = new MachineFunction(Fn, Tar);
 314   Fn->addAnnotation(mcInfo);
 315   return *mcInfo;
 316 }
 317
 318 void MachineFunction::destruct(const Function *Fn) {
 319   bool Deleted = Fn->deleteAnnotation(MF_AID);
 320   assert(Deleted && "Machine code did not exist for function!");
 321 }
 322
 323 MachineFunction& MachineFunction::get(const Function *F)
 324 {
 325   MachineFunction *mc = (MachineFunction*)F->getAnnotation(MF_AID);
 326   assert(mc && "Call construct() method first to allocate the object");
 327   return *mc;
 328 }
 329
 330 //===----------------------------------------------------------------------===//
 331 //  MachineFrameInfo implementation
 332 //===----------------------------------------------------------------------===//
 333
 334 /// CreateFixedObject - Create a new object at a fixed location on the stack.
 335 /// All fixed objects should be created before other objects are created for
 336 /// efficiency. By default, fixed objects are immutable. This returns an
 337 /// index with a negative value.
 338 ///
 339 int MachineFrameInfo::CreateFixedObject(uint64_t Size, int64_t SPOffset,
 340                                         bool Immutable) {
 341   assert(Size != 0 && "Cannot allocate zero size fixed stack objects!");
 342   Objects.insert(Objects.begin(), StackObject(Size, 1, SPOffset, Immutable));
 343   return -++NumFixedObjects;
 344 }
 345
 346
 347 void MachineFrameInfo::print(const MachineFunction &MF, std::ostream &OS) const{
 348   int ValOffset = MF.getTarget().getFrameInfo()->getOffsetOfLocalArea();
 349
 350   for (unsigned i = 0, e = Objects.size(); i != e; ++i) {
 351     const StackObject &SO = Objects[i];
 352     OS << "  <fi #" << (int)(i-NumFixedObjects) << ">: ";
 353     if (SO.Size == ~0ULL) {
 354       OS << "dead\n";
 355       continue;
 356     }
 357     if (SO.Size == 0)
 358       OS << "variable sized";
 359     else
 360       OS << "size is " << SO.Size << " byte" << (SO.Size != 1 ? "s," : ",");
 361     OS << " alignment is " << SO.Alignment << " byte"
 362        << (SO.Alignment != 1 ? "s," : ",");
 363
 364     if (i < NumFixedObjects)
 365       OS << " fixed";
 366     if (i < NumFixedObjects || SO.SPOffset != -1) {
 367       int64_t Off = SO.SPOffset - ValOffset;
 368       OS << " at location [SP";
 369       if (Off > 0)
 370         OS << "+" << Off;
 371       else if (Off < 0)
 372         OS << Off;
 373       OS << "]";
 374     }
 375     OS << "\n";
 376   }
 377
 378   if (HasVarSizedObjects)
 379     OS << "  Stack frame contains variable sized objects\n";
 380 }
 381
 382 void MachineFrameInfo::dump(const MachineFunction &MF) const {
 383   print(MF, *cerr.stream());
 384 }
 385
 386
 387 //===----------------------------------------------------------------------===//
 388 //  MachineJumpTableInfo implementation
 389 //===----------------------------------------------------------------------===//
 390
 391 /// getJumpTableIndex - Create a new jump table entry in the jump table info
 392 /// or return an existing one.
 393 ///
 394 unsigned MachineJumpTableInfo::getJumpTableIndex(
 395                                const std::vector<MachineBasicBlock*> &DestBBs) {
 396   assert(!DestBBs.empty() && "Cannot create an empty jump table!");
 397   for (unsigned i = 0, e = JumpTables.size(); i != e; ++i)
 398     if (JumpTables[i].MBBs == DestBBs)
 399       return i;
 400
 401   JumpTables.push_back(MachineJumpTableEntry(DestBBs));
 402   return JumpTables.size()-1;
 403 }
 404
 405
 406 void MachineJumpTableInfo::print(std::ostream &OS) const {
 407   // FIXME: this is lame, maybe we could print out the MBB numbers or something
 408   // like {1, 2, 4, 5, 3, 0}
 409   for (unsigned i = 0, e = JumpTables.size(); i != e; ++i) {
 410     OS << "  <jt #" << i << "> has " << JumpTables[i].MBBs.size()
 411        << " entries\n";
 412   }
 413 }
 414
 415 void MachineJumpTableInfo::dump() const { print(*cerr.stream()); }
 416
 417
 418 //===----------------------------------------------------------------------===//
 419 //  MachineConstantPool implementation
 420 //===----------------------------------------------------------------------===//
 421
 422 const Type *MachineConstantPoolEntry::getType() const {
 423   if (isMachineConstantPoolEntry())
 424       return Val.MachineCPVal->getType();
 425   return Val.ConstVal->getType();
 426 }
 427
 428 MachineConstantPool::~MachineConstantPool() {
 429   for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i)
 430     if (Constants[i].isMachineConstantPoolEntry())
 431       delete Constants[i].Val.MachineCPVal;
 432 }
 433
 434 /// getConstantPoolIndex - Create a new entry in the constant pool or return
 435 /// an existing one.  User must specify an alignment in bytes for the object.
 436 ///
 437 unsigned MachineConstantPool::getConstantPoolIndex(Constant *C,
 438                                                    unsigned Alignment) {
 439   assert(Alignment && "Alignment must be specified!");
 440   if (Alignment > PoolAlignment) PoolAlignment = Alignment;
 441
 442   // Check to see if we already have this constant.
 443   //
 444   // FIXME, this could be made much more efficient for large constant pools.
 445   unsigned AlignMask = (1 << Alignment)-1;
 446   for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i)
 447     if (Constants[i].Val.ConstVal == C && (Constants[i].Offset & AlignMask)== 0)
 448       return i;
 449
 450   unsigned Offset = 0;
 451   if (!Constants.empty()) {
 452     Offset = Constants.back().getOffset();
 453     Offset += TD->getABITypeSize(Constants.back().getType());
 454     Offset = (Offset+AlignMask)&~AlignMask;
 455   }
 456
 457   Constants.push_back(MachineConstantPoolEntry(C, Offset));
 458   return Constants.size()-1;
 459 }
 460
 461 unsigned MachineConstantPool::getConstantPoolIndex(MachineConstantPoolValue *V,
 462                                                    unsigned Alignment) {
 463   assert(Alignment && "Alignment must be specified!");
 464   if (Alignment > PoolAlignment) PoolAlignment = Alignment;
 465
 466   // Check to see if we already have this constant.
 467   //
 468   // FIXME, this could be made much more efficient for large constant pools.
 469   unsigned AlignMask = (1 << Alignment)-1;
 470   int Idx = V->getExistingMachineCPValue(this, Alignment);
 471   if (Idx != -1)
 472     return (unsigned)Idx;
 473
 474   unsigned Offset = 0;
 475   if (!Constants.empty()) {
 476     Offset = Constants.back().getOffset();
 477     Offset += TD->getABITypeSize(Constants.back().getType());
 478     Offset = (Offset+AlignMask)&~AlignMask;
 479   }
 480
 481   Constants.push_back(MachineConstantPoolEntry(V, Offset));
 482   return Constants.size()-1;
 483 }
 484
 485
 486 void MachineConstantPool::print(std::ostream &OS) const {
 487   for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i) {
 488     OS << "  <cp #" << i << "> is";
 489     if (Constants[i].isMachineConstantPoolEntry())
 490       Constants[i].Val.MachineCPVal->print(OS);
 491     else
 492       OS << *(Value*)Constants[i].Val.ConstVal;
 493     OS << " , offset=" << Constants[i].getOffset();
 494     OS << "\n";
 495   }
 496 }
 497
 498 void MachineConstantPool::dump() const { print(*cerr.stream()); }