lib/CodeGen/SelectionDAG/SelectionDAGBuilder.h

   1 //===-- SelectionDAGBuilder.h - Selection-DAG building --------------------===//
   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 implements routines for translating from LLVM IR into SelectionDAG IR.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef SELECTIONDAGBUILDER_H
  15 #define SELECTIONDAGBUILDER_H
  16
  17 #include "llvm/Constants.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  19 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  20 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  21 #ifndef NDEBUG
  22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  23 #endif
  24 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGNodes.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
  26 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  28 #include <vector>
  29 #include <set>
  30
  31 namespace llvm {
  32
  33 class AliasAnalysis;
  34 class AllocaInst;
  35 class BasicBlock;
  36 class BitCastInst;
  37 class BranchInst;
  38 class CallInst;
  39 class ExtractElementInst;
  40 class ExtractValueInst;
  41 class FCmpInst;
  42 class FPExtInst;
  43 class FPToSIInst;
  44 class FPToUIInst;
  45 class FPTruncInst;
  46 class Function;
  47 class FunctionLoweringInfo;
  48 class GetElementPtrInst;
  49 class GCFunctionInfo;
  50 class ICmpInst;
  51 class IntToPtrInst;
  52 class IndirectBrInst;
  53 class InvokeInst;
  54 class InsertElementInst;
  55 class InsertValueInst;
  56 class Instruction;
  57 class LoadInst;
  58 class MachineBasicBlock;
  59 class MachineFunction;
  60 class MachineInstr;
  61 class MachineRegisterInfo;
  62 class PHINode;
  63 class PtrToIntInst;
  64 class ReturnInst;
  65 class SDISelAsmOperandInfo;
  66 class SExtInst;
  67 class SelectInst;
  68 class ShuffleVectorInst;
  69 class SIToFPInst;
  70 class StoreInst;
  71 class SwitchInst;
  72 class TargetData;
  73 class TargetLowering;
  74 class TruncInst;
  75 class UIToFPInst;
  76 class UnreachableInst;
  77 class UnwindInst;
  78 class VAArgInst;
  79 class ZExtInst;
  80
  81 //===----------------------------------------------------------------------===//
  82 /// SelectionDAGBuilder - This is the common target-independent lowering
  83 /// implementation that is parameterized by a TargetLowering object.
  84 /// Also, targets can overload any lowering method.
  85 ///
  86 class SelectionDAGBuilder {
  87   MachineBasicBlock *CurMBB;
  88
  89   /// CurDebugLoc - current file + line number.  Changes as we build the DAG.
  90   DebugLoc CurDebugLoc;
  91
  92   DenseMap<const Value*, SDValue> NodeMap;
  93
  94   /// PendingLoads - Loads are not emitted to the program immediately.  We bunch
  95   /// them up and then emit token factor nodes when possible.  This allows us to
  96   /// get simple disambiguation between loads without worrying about alias
  97   /// analysis.
  98   SmallVector<SDValue, 8> PendingLoads;
  99
 100   /// PendingExports - CopyToReg nodes that copy values to virtual registers
 101   /// for export to other blocks need to be emitted before any terminator
 102   /// instruction, but they have no other ordering requirements. We bunch them
 103   /// up and the emit a single tokenfactor for them just before terminator
 104   /// instructions.
 105   SmallVector<SDValue, 8> PendingExports;
 106
 107   /// SDNodeOrder - A unique monotonically increasing number used to order the
 108   /// SDNodes we create.
 109   unsigned SDNodeOrder;
 110
 111   /// Case - A struct to record the Value for a switch case, and the
 112   /// case's target basic block.
 113   struct Case {
 114     Constant* Low;
 115     Constant* High;
 116     MachineBasicBlock* BB;
 117
 118     Case() : Low(0), High(0), BB(0) { }
 119     Case(Constant* low, Constant* high, MachineBasicBlock* bb) :
 120       Low(low), High(high), BB(bb) { }
 121     APInt size() const {
 122       const APInt &rHigh = cast<ConstantInt>(High)->getValue();
 123       const APInt &rLow  = cast<ConstantInt>(Low)->getValue();
 124       return (rHigh - rLow + 1ULL);
 125     }
 126   };
 127
 128   struct CaseBits {
 129     uint64_t Mask;
 130     MachineBasicBlock* BB;
 131     unsigned Bits;
 132
 133     CaseBits(uint64_t mask, MachineBasicBlock* bb, unsigned bits):
 134       Mask(mask), BB(bb), Bits(bits) { }
 135   };
 136
 137   typedef std::vector<Case>           CaseVector;
 138   typedef std::vector<CaseBits>       CaseBitsVector;
 139   typedef CaseVector::iterator        CaseItr;
 140   typedef std::pair<CaseItr, CaseItr> CaseRange;
 141
 142   /// CaseRec - A struct with ctor used in lowering switches to a binary tree
 143   /// of conditional branches.
 144   struct CaseRec {
 145     CaseRec(MachineBasicBlock *bb, Constant *lt, Constant *ge, CaseRange r) :
 146     CaseBB(bb), LT(lt), GE(ge), Range(r) {}
 147
 148     /// CaseBB - The MBB in which to emit the compare and branch
 149     MachineBasicBlock *CaseBB;
 150     /// LT, GE - If nonzero, we know the current case value must be less-than or
 151     /// greater-than-or-equal-to these Constants.
 152     Constant *LT;
 153     Constant *GE;
 154     /// Range - A pair of iterators representing the range of case values to be
 155     /// processed at this point in the binary search tree.
 156     CaseRange Range;
 157   };
 158
 159   typedef std::vector<CaseRec> CaseRecVector;
 160
 161   /// The comparison function for sorting the switch case values in the vector.
 162   /// WARNING: Case ranges should be disjoint!
 163   struct CaseCmp {
 164     bool operator () (const Case& C1, const Case& C2) {
 165       assert(isa<ConstantInt>(C1.Low) && isa<ConstantInt>(C2.High));
 166       const ConstantInt* CI1 = cast<const ConstantInt>(C1.Low);
 167       const ConstantInt* CI2 = cast<const ConstantInt>(C2.High);
 168       return CI1->getValue().slt(CI2->getValue());
 169     }
 170   };
 171
 172   struct CaseBitsCmp {
 173     bool operator () (const CaseBits& C1, const CaseBits& C2) {
 174       return C1.Bits > C2.Bits;
 175     }
 176   };
 177
 178   size_t Clusterify(CaseVector& Cases, const SwitchInst &SI);
 179
 180   /// CaseBlock - This structure is used to communicate between
 181   /// SelectionDAGBuilder and SDISel for the code generation of additional basic
 182   /// blocks needed by multi-case switch statements.
 183   struct CaseBlock {
 184     CaseBlock(ISD::CondCode cc, Value *cmplhs, Value *cmprhs, Value *cmpmiddle,
 185               MachineBasicBlock *truebb, MachineBasicBlock *falsebb,
 186               MachineBasicBlock *me)
 187       : CC(cc), CmpLHS(cmplhs), CmpMHS(cmpmiddle), CmpRHS(cmprhs),
 188         TrueBB(truebb), FalseBB(falsebb), ThisBB(me) {}
 189     // CC - the condition code to use for the case block's setcc node
 190     ISD::CondCode CC;
 191     // CmpLHS/CmpRHS/CmpMHS - The LHS/MHS/RHS of the comparison to emit.
 192     // Emit by default LHS op RHS. MHS is used for range comparisons:
 193     // If MHS is not null: (LHS <= MHS) and (MHS <= RHS).
 194     Value *CmpLHS, *CmpMHS, *CmpRHS;
 195     // TrueBB/FalseBB - the block to branch to if the setcc is true/false.
 196     MachineBasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
 197     // ThisBB - the block into which to emit the code for the setcc and branches
 198     MachineBasicBlock *ThisBB;
 199   };
 200   struct JumpTable {
 201     JumpTable(unsigned R, unsigned J, MachineBasicBlock *M,
 202               MachineBasicBlock *D): Reg(R), JTI(J), MBB(M), Default(D) {}
 203
 204     /// Reg - the virtual register containing the index of the jump table entry
 205     //. to jump to.
 206     unsigned Reg;
 207     /// JTI - the JumpTableIndex for this jump table in the function.
 208     unsigned JTI;
 209     /// MBB - the MBB into which to emit the code for the indirect jump.
 210     MachineBasicBlock *MBB;
 211     /// Default - the MBB of the default bb, which is a successor of the range
 212     /// check MBB.  This is when updating PHI nodes in successors.
 213     MachineBasicBlock *Default;
 214   };
 215   struct JumpTableHeader {
 216     JumpTableHeader(APInt F, APInt L, Value* SV, MachineBasicBlock* H,
 217                     bool E = false):
 218       First(F), Last(L), SValue(SV), HeaderBB(H), Emitted(E) {}
 219     APInt First;
 220     APInt Last;
 221     Value *SValue;
 222     MachineBasicBlock *HeaderBB;
 223     bool Emitted;
 224   };
 225   typedef std::pair<JumpTableHeader, JumpTable> JumpTableBlock;
 226
 227   struct BitTestCase {
 228     BitTestCase(uint64_t M, MachineBasicBlock* T, MachineBasicBlock* Tr):
 229       Mask(M), ThisBB(T), TargetBB(Tr) { }
 230     uint64_t Mask;
 231     MachineBasicBlock* ThisBB;
 232     MachineBasicBlock* TargetBB;
 233   };
 234
 235   typedef SmallVector<BitTestCase, 3> BitTestInfo;
 236
 237   struct BitTestBlock {
 238     BitTestBlock(APInt F, APInt R, Value* SV,
 239                  unsigned Rg, bool E,
 240                  MachineBasicBlock* P, MachineBasicBlock* D,
 241                  const BitTestInfo& C):
 242       First(F), Range(R), SValue(SV), Reg(Rg), Emitted(E),
 243       Parent(P), Default(D), Cases(C) { }
 244     APInt First;
 245     APInt Range;
 246     Value  *SValue;
 247     unsigned Reg;
 248     bool Emitted;
 249     MachineBasicBlock *Parent;
 250     MachineBasicBlock *Default;
 251     BitTestInfo Cases;
 252   };
 253
 254 public:
 255   // TLI - This is information that describes the available target features we
 256   // need for lowering.  This indicates when operations are unavailable,
 257   // implemented with a libcall, etc.
 258   TargetLowering &TLI;
 259   SelectionDAG &DAG;
 260   const TargetData *TD;
 261   AliasAnalysis *AA;
 262
 263   /// SwitchCases - Vector of CaseBlock structures used to communicate
 264   /// SwitchInst code generation information.
 265   std::vector<CaseBlock> SwitchCases;
 266   /// JTCases - Vector of JumpTable structures used to communicate
 267   /// SwitchInst code generation information.
 268   std::vector<JumpTableBlock> JTCases;
 269   /// BitTestCases - Vector of BitTestBlock structures used to communicate
 270   /// SwitchInst code generation information.
 271   std::vector<BitTestBlock> BitTestCases;
 272
 273   /// PHINodesToUpdate - A list of phi instructions whose operand list will
 274   /// be updated after processing the current basic block.
 275   std::vector<std::pair<MachineInstr*, unsigned> > PHINodesToUpdate;
 276
 277   /// EdgeMapping - If an edge from CurMBB to any MBB is changed (e.g. due to
 278   /// scheduler custom lowering), track the change here.
 279   DenseMap<MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*> EdgeMapping;
 280
 281   // Emit PHI-node-operand constants only once even if used by multiple
 282   // PHI nodes.
 283   DenseMap<Constant*, unsigned> ConstantsOut;
 284
 285   /// FuncInfo - Information about the function as a whole.
 286   ///
 287   FunctionLoweringInfo &FuncInfo;
 288
 289   /// OptLevel - What optimization level we're generating code for.
 290   ///
 291   CodeGenOpt::Level OptLevel;
 292
 293   /// GFI - Garbage collection metadata for the function.
 294   GCFunctionInfo *GFI;
 295
 296   /// HasTailCall - This is set to true if a call in the current
 297   /// block has been translated as a tail call. In this case,
 298   /// no subsequent DAG nodes should be created.
 299   ///
 300   bool HasTailCall;
 301
 302   LLVMContext *Context;
 303
 304   SelectionDAGBuilder(SelectionDAG &dag, TargetLowering &tli,
 305                       FunctionLoweringInfo &funcinfo,
 306                       CodeGenOpt::Level ol)
 307     : CurDebugLoc(DebugLoc::getUnknownLoc()), SDNodeOrder(0),
 308       TLI(tli), DAG(dag), FuncInfo(funcinfo), OptLevel(ol),
 309       HasTailCall(false),
 310       Context(dag.getContext()) {
 311   }
 312
 313   void init(GCFunctionInfo *gfi, AliasAnalysis &aa);
 314
 315   /// clear - Clear out the curret SelectionDAG and the associated
 316   /// state and prepare this SelectionDAGBuilder object to be used
 317   /// for a new block. This doesn't clear out information about
 318   /// additional blocks that are needed to complete switch lowering
 319   /// or PHI node updating; that information is cleared out as it is
 320   /// consumed.
 321   void clear();
 322
 323   /// getRoot - Return the current virtual root of the Selection DAG,
 324   /// flushing any PendingLoad items. This must be done before emitting
 325   /// a store or any other node that may need to be ordered after any
 326   /// prior load instructions.
 327   ///
 328   SDValue getRoot();
 329
 330   /// getControlRoot - Similar to getRoot, but instead of flushing all the
 331   /// PendingLoad items, flush all the PendingExports items. It is necessary
 332   /// to do this before emitting a terminator instruction.
 333   ///
 334   SDValue getControlRoot();
 335
 336   DebugLoc getCurDebugLoc() const { return CurDebugLoc; }
 337   void setCurDebugLoc(DebugLoc dl) { CurDebugLoc = dl; }
 338
 339   void CopyValueToVirtualRegister(Value *V, unsigned Reg);
 340
 341   void visit(Instruction &I);
 342
 343   void visit(unsigned Opcode, User &I);
 344
 345   void setCurrentBasicBlock(MachineBasicBlock *MBB) { CurMBB = MBB; }
 346
 347   SDValue getValue(const Value *V);
 348
 349   void setValue(const Value *V, SDValue NewN) {
 350     SDValue &N = NodeMap[V];
 351     assert(N.getNode() == 0 && "Already set a value for this node!");
 352     N = NewN;
 353   }
 354
 355   void GetRegistersForValue(SDISelAsmOperandInfo &OpInfo,
 356                             std::set<unsigned> &OutputRegs,
 357                             std::set<unsigned> &InputRegs);
 358
 359   void FindMergedConditions(Value *Cond, MachineBasicBlock *TBB,
 360                             MachineBasicBlock *FBB, MachineBasicBlock *CurBB,
 361                             unsigned Opc);
 362   void EmitBranchForMergedCondition(Value *Cond, MachineBasicBlock *TBB,
 363                                     MachineBasicBlock *FBB,
 364                                     MachineBasicBlock *CurBB);
 365   bool ShouldEmitAsBranches(const std::vector<CaseBlock> &Cases);
 366   bool isExportableFromCurrentBlock(Value *V, const BasicBlock *FromBB);
 367   void CopyToExportRegsIfNeeded(Value *V);
 368   void ExportFromCurrentBlock(Value *V);
 369   void LowerCallTo(CallSite CS, SDValue Callee, bool IsTailCall,
 370                    MachineBasicBlock *LandingPad = NULL);
 371
 372 private:
 373   // Terminator instructions.
 374   void visitRet(ReturnInst &I);
 375   void visitBr(BranchInst &I);
 376   void visitSwitch(SwitchInst &I);
 377   void visitIndirectBr(IndirectBrInst &I);
 378   void visitUnreachable(UnreachableInst &I) { /* noop */ }
 379
 380   // Helpers for visitSwitch
 381   bool handleSmallSwitchRange(CaseRec& CR,
 382                               CaseRecVector& WorkList,
 383                               Value* SV,
 384                               MachineBasicBlock* Default);
 385   bool handleJTSwitchCase(CaseRec& CR,
 386                           CaseRecVector& WorkList,
 387                           Value* SV,
 388                           MachineBasicBlock* Default);
 389   bool handleBTSplitSwitchCase(CaseRec& CR,
 390                                CaseRecVector& WorkList,
 391                                Value* SV,
 392                                MachineBasicBlock* Default);
 393   bool handleBitTestsSwitchCase(CaseRec& CR,
 394                                 CaseRecVector& WorkList,
 395                                 Value* SV,
 396                                 MachineBasicBlock* Default);
 397 public:
 398   void visitSwitchCase(CaseBlock &CB);
 399   void visitBitTestHeader(BitTestBlock &B);
 400   void visitBitTestCase(MachineBasicBlock* NextMBB,
 401                         unsigned Reg,
 402                         BitTestCase &B);
 403   void visitJumpTable(JumpTable &JT);
 404   void visitJumpTableHeader(JumpTable &JT, JumpTableHeader &JTH);
 405
 406 private:
 407   // These all get lowered before this pass.
 408   void visitInvoke(InvokeInst &I);
 409   void visitUnwind(UnwindInst &I);
 410
 411   void visitBinary(User &I, unsigned OpCode);
 412   void visitShift(User &I, unsigned Opcode);
 413   void visitAdd(User &I)  { visitBinary(I, ISD::ADD); }
 414   void visitFAdd(User &I) { visitBinary(I, ISD::FADD); }
 415   void visitSub(User &I)  { visitBinary(I, ISD::SUB); }
 416   void visitFSub(User &I);
 417   void visitMul(User &I)  { visitBinary(I, ISD::MUL); }
 418   void visitFMul(User &I) { visitBinary(I, ISD::FMUL); }
 419   void visitURem(User &I) { visitBinary(I, ISD::UREM); }
 420   void visitSRem(User &I) { visitBinary(I, ISD::SREM); }
 421   void visitFRem(User &I) { visitBinary(I, ISD::FREM); }
 422   void visitUDiv(User &I) { visitBinary(I, ISD::UDIV); }
 423   void visitSDiv(User &I) { visitBinary(I, ISD::SDIV); }
 424   void visitFDiv(User &I) { visitBinary(I, ISD::FDIV); }
 425   void visitAnd (User &I) { visitBinary(I, ISD::AND); }
 426   void visitOr  (User &I) { visitBinary(I, ISD::OR); }
 427   void visitXor (User &I) { visitBinary(I, ISD::XOR); }
 428   void visitShl (User &I) { visitShift(I, ISD::SHL); }
 429   void visitLShr(User &I) { visitShift(I, ISD::SRL); }
 430   void visitAShr(User &I) { visitShift(I, ISD::SRA); }
 431   void visitICmp(User &I);
 432   void visitFCmp(User &I);
 433   // Visit the conversion instructions
 434   void visitTrunc(User &I);
 435   void visitZExt(User &I);
 436   void visitSExt(User &I);
 437   void visitFPTrunc(User &I);
 438   void visitFPExt(User &I);
 439   void visitFPToUI(User &I);
 440   void visitFPToSI(User &I);
 441   void visitUIToFP(User &I);
 442   void visitSIToFP(User &I);
 443   void visitPtrToInt(User &I);
 444   void visitIntToPtr(User &I);
 445   void visitBitCast(User &I);
 446
 447   void visitExtractElement(User &I);
 448   void visitInsertElement(User &I);
 449   void visitShuffleVector(User &I);
 450
 451   void visitExtractValue(ExtractValueInst &I);
 452   void visitInsertValue(InsertValueInst &I);
 453
 454   void visitGetElementPtr(User &I);
 455   void visitSelect(User &I);
 456
 457   void visitAlloca(AllocaInst &I);
 458   void visitLoad(LoadInst &I);
 459   void visitStore(StoreInst &I);
 460   void visitPHI(PHINode &I) { } // PHI nodes are handled specially.
 461   void visitCall(CallInst &I);
 462   void visitInlineAsm(CallSite CS);
 463   const char *visitIntrinsicCall(CallInst &I, unsigned Intrinsic);
 464   void visitTargetIntrinsic(CallInst &I, unsigned Intrinsic);
 465
 466   void visitPow(CallInst &I);
 467   void visitExp2(CallInst &I);
 468   void visitExp(CallInst &I);
 469   void visitLog(CallInst &I);
 470   void visitLog2(CallInst &I);
 471   void visitLog10(CallInst &I);
 472
 473   void visitVAStart(CallInst &I);
 474   void visitVAArg(VAArgInst &I);
 475   void visitVAEnd(CallInst &I);
 476   void visitVACopy(CallInst &I);
 477
 478   void visitUserOp1(Instruction &I) {
 479     llvm_unreachable("UserOp1 should not exist at instruction selection time!");
 480   }
 481   void visitUserOp2(Instruction &I) {
 482     llvm_unreachable("UserOp2 should not exist at instruction selection time!");
 483   }
 484
 485   const char *implVisitBinaryAtomic(CallInst& I, ISD::NodeType Op);
 486   const char *implVisitAluOverflow(CallInst &I, ISD::NodeType Op);
 487 };
 488
 489 } // end namespace llvm
 490
 491 #endif