Encode the 32-bit wide Thumb (and Thumb2) instructions with the high order
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMMCCodeEmitter.cpp
1 //===-- ARM/ARMMCCodeEmitter.cpp - Convert ARM code to machine code -------===//
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 ARMMCCodeEmitter class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "mccodeemitter"
15 #include "ARM.h"
16 #include "ARMAddressingModes.h"
17 #include "ARMFixupKinds.h"
18 #include "ARMInstrInfo.h"
19 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
20 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
21 #include "llvm/MC/MCInst.h"
22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
24 using namespace llvm;
25
26 STATISTIC(MCNumEmitted, "Number of MC instructions emitted.");
27 STATISTIC(MCNumCPRelocations, "Number of constant pool relocations created.");
28
29 namespace {
30 class ARMMCCodeEmitter : public MCCodeEmitter {
31   ARMMCCodeEmitter(const ARMMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
32   void operator=(const ARMMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
33   const TargetMachine &TM;
34   const TargetInstrInfo &TII;
35   MCContext &Ctx;
36
37 public:
38   ARMMCCodeEmitter(TargetMachine &tm, MCContext &ctx)
39     : TM(tm), TII(*TM.getInstrInfo()), Ctx(ctx) {
40   }
41
42   ~ARMMCCodeEmitter() {}
43
44   unsigned getNumFixupKinds() const { return ARM::NumTargetFixupKinds; }
45
46   const MCFixupKindInfo &getFixupKindInfo(MCFixupKind Kind) const {
47     const static MCFixupKindInfo Infos[] = {
48       // name                       off   bits  flags
49       { "fixup_arm_ldst_pcrel_12",  1,    24,   MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
50       { "fixup_arm_pcrel_10",       1,    24,   MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
51       { "fixup_arm_adr_pcrel_12",   1,    24,   MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
52       { "fixup_arm_branch",         1,    24,   MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
53       { "fixup_arm_movt_hi16",      0,    16,   0 },
54       { "fixup_arm_movw_lo16",      0,    16,   0 },
55     };
56
57     if (Kind < FirstTargetFixupKind)
58       return MCCodeEmitter::getFixupKindInfo(Kind);
59
60     assert(unsigned(Kind - FirstTargetFixupKind) < getNumFixupKinds() &&
61            "Invalid kind!");
62     return Infos[Kind - FirstTargetFixupKind];
63   }
64   unsigned getMachineSoImmOpValue(unsigned SoImm) const;
65
66   // getBinaryCodeForInstr - TableGen'erated function for getting the
67   // binary encoding for an instruction.
68   unsigned getBinaryCodeForInstr(const MCInst &MI,
69                                  SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
70
71   /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
72   /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
73   unsigned getMachineOpValue(const MCInst &MI,const MCOperand &MO,
74                              SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
75
76   /// getMovtImmOpValue - Return the encoding for the movw/movt pair
77   uint32_t getMovtImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
78                              SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
79
80   bool EncodeAddrModeOpValues(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
81                               unsigned &Reg, unsigned &Imm,
82                               SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
83
84   /// getBranchTargetOpValue - Return encoding info for 24-bit immediate
85   /// branch target.
86   uint32_t getBranchTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
87                                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
88
89   /// getAdrLabelOpValue - Return encoding info for 12-bit immediate
90   /// ADR label target.
91   uint32_t getAdrLabelOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
92                               SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
93
94   /// getAddrModeImm12OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm12'
95   /// operand.
96   uint32_t getAddrModeImm12OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
97                                    SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
98
99   /// getT2AddrModeImm8s4OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm8<<2'
100   /// operand.
101   uint32_t getT2AddrModeImm8s4OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
102                                    SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
103
104
105   /// getLdStSORegOpValue - Return encoding info for 'reg +/- reg shop imm'
106   /// operand as needed by load/store instructions.
107   uint32_t getLdStSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
108                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
109
110   /// getLdStmModeOpValue - Return encoding for load/store multiple mode.
111   uint32_t getLdStmModeOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
112                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
113     ARM_AM::AMSubMode Mode = (ARM_AM::AMSubMode)MI.getOperand(OpIdx).getImm();
114     switch (Mode) {
115     default: assert(0 && "Unknown addressing sub-mode!");
116     case ARM_AM::da: return 0;
117     case ARM_AM::ia: return 1;
118     case ARM_AM::db: return 2;
119     case ARM_AM::ib: return 3;
120     }
121   }
122   /// getShiftOp - Return the shift opcode (bit[6:5]) of the immediate value.
123   ///
124   unsigned getShiftOp(ARM_AM::ShiftOpc ShOpc) const {
125     switch (ShOpc) {
126     default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
127     case ARM_AM::no_shift:
128     case ARM_AM::lsl: return 0;
129     case ARM_AM::lsr: return 1;
130     case ARM_AM::asr: return 2;
131     case ARM_AM::ror:
132     case ARM_AM::rrx: return 3;
133     }
134     return 0;
135   }
136
137   /// getAddrMode2OpValue - Return encoding for addrmode2 operands.
138   uint32_t getAddrMode2OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
139                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
140
141   /// getAddrMode2OffsetOpValue - Return encoding for am2offset operands.
142   uint32_t getAddrMode2OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
143                                      SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
144
145   /// getAddrMode3OffsetOpValue - Return encoding for am3offset operands.
146   uint32_t getAddrMode3OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
147                                      SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
148
149   /// getAddrMode3OpValue - Return encoding for addrmode3 operands.
150   uint32_t getAddrMode3OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
151                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
152
153   /// getAddrModeS4OpValue - Return encoding for t_addrmode_s4 operands.
154   uint32_t getAddrModeS4OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
155                                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
156
157   /// getAddrModeS2OpValue - Return encoding for t_addrmode_s2 operands.
158   uint32_t getAddrModeS2OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
159                                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
160
161   /// getAddrModeS1OpValue - Return encoding for t_addrmode_s1 operands.
162   uint32_t getAddrModeS1OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
163                                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
164
165   /// getAddrMode5OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm8' operand.
166   uint32_t getAddrMode5OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
167                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
168
169   /// getCCOutOpValue - Return encoding of the 's' bit.
170   unsigned getCCOutOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
171                            SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
172     // The operand is either reg0 or CPSR. The 's' bit is encoded as '0' or
173     // '1' respectively.
174     return MI.getOperand(Op).getReg() == ARM::CPSR;
175   }
176
177   /// getSOImmOpValue - Return an encoded 12-bit shifted-immediate value.
178   unsigned getSOImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
179                            SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
180     unsigned SoImm = MI.getOperand(Op).getImm();
181     int SoImmVal = ARM_AM::getSOImmVal(SoImm);
182     assert(SoImmVal != -1 && "Not a valid so_imm value!");
183
184     // Encode rotate_imm.
185     unsigned Binary = (ARM_AM::getSOImmValRot((unsigned)SoImmVal) >> 1)
186       << ARMII::SoRotImmShift;
187
188     // Encode immed_8.
189     Binary |= ARM_AM::getSOImmValImm((unsigned)SoImmVal);
190     return Binary;
191   }
192   
193   /// getT2SOImmOpValue - Return an encoded 12-bit shifted-immediate value.
194   unsigned getT2SOImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
195                            SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
196     unsigned SoImm = MI.getOperand(Op).getImm();
197     unsigned Encoded =  ARM_AM::getT2SOImmVal(SoImm);
198     assert(Encoded != ~0U && "Not a Thumb2 so_imm value?");
199     return Encoded;
200   }
201
202   unsigned getT2AddrModeSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
203     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
204   unsigned getT2AddrModeImm8OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
205     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
206   unsigned getT2AddrModeImm8OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
207     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
208   unsigned getT2AddrModeImm12OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
209     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
210
211   /// getSORegOpValue - Return an encoded so_reg shifted register value.
212   unsigned getSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
213                            SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
214   unsigned getT2SORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
215                              SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
216
217   unsigned getRotImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
218                             SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
219     switch (MI.getOperand(Op).getImm()) {
220     default: assert (0 && "Not a valid rot_imm value!");
221     case 0:  return 0;
222     case 8:  return 1;
223     case 16: return 2;
224     case 24: return 3;
225     }
226   }
227
228   unsigned getImmMinusOneOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
229                                  SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
230     return MI.getOperand(Op).getImm() - 1;
231   }
232
233   unsigned getNEONVcvtImm32OpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
234                                    SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
235     return 64 - MI.getOperand(Op).getImm();
236   }
237
238   unsigned getBitfieldInvertedMaskOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
239                                       SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
240
241   unsigned getRegisterListOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
242                                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
243   unsigned getAddrMode6AddressOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
244                                       SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
245   unsigned getAddrMode6DupAddressOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
246                                         SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
247   unsigned getAddrMode6OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
248                                      SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
249
250   unsigned NEONThumb2DataIPostEncoder(const MCInst &MI,
251                                       unsigned EncodedValue) const;
252   unsigned NEONThumb2LoadStorePostEncoder(const MCInst &MI,
253                                           unsigned EncodedValue) const;
254   unsigned NEONThumb2DupPostEncoder(const MCInst &MI,
255                                     unsigned EncodedValue) const;
256
257   unsigned VFPThumb2PostEncoder(const MCInst &MI,
258                                 unsigned EncodedValue) const;
259
260   void EmitByte(unsigned char C, raw_ostream &OS) const {
261     OS << (char)C;
262   }
263
264   void EmitConstant(uint64_t Val, unsigned Size, raw_ostream &OS) const {
265     // Output the constant in little endian byte order.
266     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
267       EmitByte(Val & 255, OS);
268       Val >>= 8;
269     }
270   }
271
272   void EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
273                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
274 };
275
276 } // end anonymous namespace
277
278 MCCodeEmitter *llvm::createARMMCCodeEmitter(const Target &, TargetMachine &TM,
279                                             MCContext &Ctx) {
280   return new ARMMCCodeEmitter(TM, Ctx);
281 }
282
283 /// NEONThumb2DataIPostEncoder - Post-process encoded NEON data-processing 
284 /// instructions, and rewrite them to their Thumb2 form if we are currently in 
285 /// Thumb2 mode.
286 unsigned ARMMCCodeEmitter::NEONThumb2DataIPostEncoder(const MCInst &MI,
287                                                  unsigned EncodedValue) const {
288   const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
289   if (Subtarget.isThumb2()) {
290     // NEON Thumb2 data-processsing encodings are very simple: bit 24 is moved 
291     // to bit 12 of the high half-word (i.e. bit 28), and bits 27-24 are
292     // set to 1111.
293     unsigned Bit24 = EncodedValue & 0x01000000;
294     unsigned Bit28 = Bit24 << 4;
295     EncodedValue &= 0xEFFFFFFF;
296     EncodedValue |= Bit28;
297     EncodedValue |= 0x0F000000;
298   }
299   
300   return EncodedValue;
301 }
302
303 /// NEONThumb2LoadStorePostEncoder - Post-process encoded NEON load/store
304 /// instructions, and rewrite them to their Thumb2 form if we are currently in 
305 /// Thumb2 mode.
306 unsigned ARMMCCodeEmitter::NEONThumb2LoadStorePostEncoder(const MCInst &MI,
307                                                  unsigned EncodedValue) const {
308   const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
309   if (Subtarget.isThumb2()) {
310     EncodedValue &= 0xF0FFFFFF;
311     EncodedValue |= 0x09000000;
312   }
313   
314   return EncodedValue;
315 }
316
317 /// NEONThumb2DupPostEncoder - Post-process encoded NEON vdup
318 /// instructions, and rewrite them to their Thumb2 form if we are currently in 
319 /// Thumb2 mode.
320 unsigned ARMMCCodeEmitter::NEONThumb2DupPostEncoder(const MCInst &MI,
321                                                  unsigned EncodedValue) const {
322   const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
323   if (Subtarget.isThumb2()) {
324     EncodedValue &= 0x00FFFFFF;
325     EncodedValue |= 0xEE000000;
326   }
327   
328   return EncodedValue;
329 }
330
331 /// VFPThumb2PostEncoder - Post-process encoded VFP instructions and rewrite
332 /// them to their Thumb2 form if we are currently in Thumb2 mode.
333 unsigned ARMMCCodeEmitter::
334 VFPThumb2PostEncoder(const MCInst &MI, unsigned EncodedValue) const {
335   if (TM.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb2()) {
336     EncodedValue &= 0x0FFFFFFF;
337     EncodedValue |= 0xE0000000;
338   }
339   return EncodedValue;
340 }
341
342 /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
343 /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
344 unsigned ARMMCCodeEmitter::
345 getMachineOpValue(const MCInst &MI, const MCOperand &MO,
346                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
347   if (MO.isReg()) {
348     unsigned Reg = MO.getReg();
349     unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(Reg);
350
351     // Q registers are encoded as 2x their register number.
352     switch (Reg) {
353     default:
354       return RegNo;
355     case ARM::Q0:  case ARM::Q1:  case ARM::Q2:  case ARM::Q3:
356     case ARM::Q4:  case ARM::Q5:  case ARM::Q6:  case ARM::Q7:
357     case ARM::Q8:  case ARM::Q9:  case ARM::Q10: case ARM::Q11:
358     case ARM::Q12: case ARM::Q13: case ARM::Q14: case ARM::Q15:
359       return 2 * RegNo;
360     }
361   } else if (MO.isImm()) {
362     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
363   } else if (MO.isFPImm()) {
364     return static_cast<unsigned>(APFloat(MO.getFPImm())
365                      .bitcastToAPInt().getHiBits(32).getLimitedValue());
366   }
367
368   llvm_unreachable("Unable to encode MCOperand!");
369   return 0;
370 }
371
372 /// getAddrModeImmOpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm' operand.
373 bool ARMMCCodeEmitter::
374 EncodeAddrModeOpValues(const MCInst &MI, unsigned OpIdx, unsigned &Reg,
375                        unsigned &Imm, SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
376   const MCOperand &MO  = MI.getOperand(OpIdx);
377   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
378
379   Reg = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
380
381   int32_t SImm = MO1.getImm();
382   bool isAdd = true;
383
384   // Special value for #-0
385   if (SImm == INT32_MIN)
386     SImm = 0;
387
388   // Immediate is always encoded as positive. The 'U' bit controls add vs sub.
389   if (SImm < 0) {
390     SImm = -SImm;
391     isAdd = false;
392   }
393
394   Imm = SImm;
395   return isAdd;
396 }
397
398 /// getBranchTargetOpValue - Return encoding info for 24-bit immediate
399 /// branch target.
400 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
401 getBranchTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
402                         SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
403   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
404
405   // If the destination is an immediate, we have nothing to do.
406   if (MO.isImm()) return MO.getImm();
407   assert (MO.isExpr() && "Unexpected branch target type!");
408   const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
409   MCFixupKind Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_branch);
410   Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
411
412   // All of the information is in the fixup.
413   return 0;
414 }
415
416 /// getAdrLabelOpValue - Return encoding info for 12-bit immediate
417 /// ADR label target.
418 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
419 getAdrLabelOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
420                    SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
421   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
422   assert (MO.isExpr() && "Unexpected adr target type!");
423   const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
424   MCFixupKind Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12);
425   Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
426   // All of the information is in the fixup.
427   return 0;
428 }
429
430 /// getAddrModeImm12OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm12' operand.
431 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
432 getAddrModeImm12OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
433                         SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
434   // {17-13} = reg
435   // {12}    = (U)nsigned (add == '1', sub == '0')
436   // {11-0}  = imm12
437   unsigned Reg, Imm12;
438   bool isAdd = true;
439   // If The first operand isn't a register, we have a label reference.
440   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
441   if (!MO.isReg()) {
442     Reg = getARMRegisterNumbering(ARM::PC);   // Rn is PC.
443     Imm12 = 0;
444     isAdd = false ; // 'U' bit is set as part of the fixup.
445
446     assert(MO.isExpr() && "Unexpected machine operand type!");
447     const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
448     MCFixupKind Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12);
449     Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
450
451     ++MCNumCPRelocations;
452   } else
453     isAdd = EncodeAddrModeOpValues(MI, OpIdx, Reg, Imm12, Fixups);
454
455   uint32_t Binary = Imm12 & 0xfff;
456   // Immediate is always encoded as positive. The 'U' bit controls add vs sub.
457   if (isAdd)
458     Binary |= (1 << 12);
459   Binary |= (Reg << 13);
460   return Binary;
461 }
462
463 /// getT2AddrModeImm8s4OpValue - Return encoding info for
464 /// 'reg +/- imm8<<2' operand.
465 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
466 getT2AddrModeImm8s4OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
467                         SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
468   // {17-13} = reg
469   // {12}    = (U)nsigned (add == '1', sub == '0')
470   // {11-0}  = imm8
471   unsigned Reg, Imm8;
472   bool isAdd = true;
473   // If The first operand isn't a register, we have a label reference.
474   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
475   if (!MO.isReg()) {
476     Reg = getARMRegisterNumbering(ARM::PC);   // Rn is PC.
477     Imm8 = 0;
478     isAdd = false ; // 'U' bit is set as part of the fixup.
479
480     assert(MO.isExpr() && "Unexpected machine operand type!");
481     const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
482     MCFixupKind Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_pcrel_10);
483     Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
484
485     ++MCNumCPRelocations;
486   } else
487     isAdd = EncodeAddrModeOpValues(MI, OpIdx, Reg, Imm8, Fixups);
488
489   uint32_t Binary = (Imm8 >> 2) & 0xff;
490   // Immediate is always encoded as positive. The 'U' bit controls add vs sub.
491   if (isAdd)
492     Binary |= (1 << 9);
493   Binary |= (Reg << 9);
494   return Binary;
495 }
496
497 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
498 getMovtImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
499                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
500   // {20-16} = imm{15-12}
501   // {11-0}  = imm{11-0}
502   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx); 
503   if (MO.isImm()) {
504     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
505   } else if (const MCSymbolRefExpr *Expr = 
506              dyn_cast<MCSymbolRefExpr>(MO.getExpr())) {
507     MCFixupKind Kind;
508     switch (Expr->getKind()) {
509     default: assert(0 && "Unsupported ARMFixup");
510     case MCSymbolRefExpr::VK_ARM_HI16:
511       Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_movt_hi16);
512       break;
513     case MCSymbolRefExpr::VK_ARM_LO16:
514       Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_movw_lo16);
515       break;
516     }
517     Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
518     return 0;
519   };
520   llvm_unreachable("Unsupported MCExpr type in MCOperand!");
521   return 0;
522 }
523
524 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
525 getLdStSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
526                     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
527   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
528   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx+1);
529   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx+2);
530   unsigned Rn = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
531   unsigned Rm = getARMRegisterNumbering(MO1.getReg());
532   unsigned ShImm = ARM_AM::getAM2Offset(MO2.getImm());
533   bool isAdd = ARM_AM::getAM2Op(MO2.getImm()) == ARM_AM::add;
534   ARM_AM::ShiftOpc ShOp = ARM_AM::getAM2ShiftOpc(MO2.getImm());
535   unsigned SBits = getShiftOp(ShOp);
536
537   // {16-13} = Rn
538   // {12}    = isAdd
539   // {11-0}  = shifter
540   //  {3-0}  = Rm
541   //  {4}    = 0
542   //  {6-5}  = type
543   //  {11-7} = imm
544   uint32_t Binary = Rm;
545   Binary |= Rn << 13;
546   Binary |= SBits << 5;
547   Binary |= ShImm << 7;
548   if (isAdd)
549     Binary |= 1 << 12;
550   return Binary;
551 }
552
553 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
554 getAddrMode2OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
555                     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
556   // {17-14}  Rn
557   // {13}     1 == imm12, 0 == Rm
558   // {12}     isAdd
559   // {11-0}   imm12/Rm
560   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
561   unsigned Rn = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
562   uint32_t Binary = getAddrMode2OffsetOpValue(MI, OpIdx + 1, Fixups);
563   Binary |= Rn << 14;
564   return Binary;
565 }
566
567 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
568 getAddrMode2OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
569                           SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
570   // {13}     1 == imm12, 0 == Rm
571   // {12}     isAdd
572   // {11-0}   imm12/Rm
573   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
574   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx+1);
575   unsigned Imm = MO1.getImm();
576   bool isAdd = ARM_AM::getAM2Op(Imm) == ARM_AM::add;
577   bool isReg = MO.getReg() != 0;
578   uint32_t Binary = ARM_AM::getAM2Offset(Imm);
579   // if reg +/- reg, Rm will be non-zero. Otherwise, we have reg +/- imm12
580   if (isReg) {
581     ARM_AM::ShiftOpc ShOp = ARM_AM::getAM2ShiftOpc(Imm);
582     Binary <<= 7;                    // Shift amount is bits [11:7]
583     Binary |= getShiftOp(ShOp) << 5; // Shift type is bits [6:5]
584     Binary |= getARMRegisterNumbering(MO.getReg()); // Rm is bits [3:0]
585   }
586   return Binary | (isAdd << 12) | (isReg << 13);
587 }
588
589 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
590 getAddrMode3OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
591                           SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
592   // {9}      1 == imm8, 0 == Rm
593   // {8}      isAdd
594   // {7-4}    imm7_4/zero
595   // {3-0}    imm3_0/Rm
596   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
597   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx+1);
598   unsigned Imm = MO1.getImm();
599   bool isAdd = ARM_AM::getAM3Op(Imm) == ARM_AM::add;
600   bool isImm = MO.getReg() == 0;
601   uint32_t Imm8 = ARM_AM::getAM3Offset(Imm);
602   // if reg +/- reg, Rm will be non-zero. Otherwise, we have reg +/- imm8
603   if (!isImm)
604     Imm8 = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
605   return Imm8 | (isAdd << 8) | (isImm << 9);
606 }
607
608 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
609 getAddrMode3OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
610                     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
611   // {13}     1 == imm8, 0 == Rm
612   // {12-9}   Rn
613   // {8}      isAdd
614   // {7-4}    imm7_4/zero
615   // {3-0}    imm3_0/Rm
616   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
617   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx+1);
618   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx+2);
619   unsigned Rn = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
620   unsigned Imm = MO2.getImm();
621   bool isAdd = ARM_AM::getAM3Op(Imm) == ARM_AM::add;
622   bool isImm = MO1.getReg() == 0;
623   uint32_t Imm8 = ARM_AM::getAM3Offset(Imm);
624   // if reg +/- reg, Rm will be non-zero. Otherwise, we have reg +/- imm8
625   if (!isImm)
626     Imm8 = getARMRegisterNumbering(MO1.getReg());
627   return (Rn << 9) | Imm8 | (isAdd << 8) | (isImm << 13);
628 }
629
630 /// getAddrModeSOpValue - Encode the t_addrmode_s# operands.
631 static unsigned getAddrModeSOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
632                                     unsigned Scale) {
633   // [Rn, Rm]
634   //   {5-3} = Rm
635   //   {2-0} = Rn
636   //
637   // [Rn, #imm]
638   //   {7-3} = imm5
639   //   {2-0} = Rn
640   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
641   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
642   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx + 2);
643   unsigned Rn = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
644   unsigned Imm5 = (MO1.getImm() / Scale) & 0x1f;
645
646   if (MO2.getReg() != 0)
647     // Is an immediate.
648     Imm5 = getARMRegisterNumbering(MO2.getReg());
649
650   return (Imm5 << 3) | Rn;
651 }
652
653 /// getAddrModeS4OpValue - Return encoding for t_addrmode_s4 operands.
654 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
655 getAddrModeS4OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
656                      SmallVectorImpl<MCFixup> &) const {
657   return getAddrModeSOpValue(MI, OpIdx, 4);
658 }
659
660 /// getAddrModeS2OpValue - Return encoding for t_addrmode_s2 operands.
661 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
662 getAddrModeS2OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
663                      SmallVectorImpl<MCFixup> &) const {
664   return getAddrModeSOpValue(MI, OpIdx, 2);
665 }
666
667 /// getAddrModeS1OpValue - Return encoding for t_addrmode_s1 operands.
668 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
669 getAddrModeS1OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
670                      SmallVectorImpl<MCFixup> &) const {
671   return getAddrModeSOpValue(MI, OpIdx, 1);
672 }
673
674 /// getAddrMode5OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm10' operand.
675 uint32_t ARMMCCodeEmitter::
676 getAddrMode5OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
677                     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
678   // {12-9} = reg
679   // {8}    = (U)nsigned (add == '1', sub == '0')
680   // {7-0}  = imm8
681   unsigned Reg, Imm8;
682   bool isAdd;
683   // If The first operand isn't a register, we have a label reference.
684   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
685   if (!MO.isReg()) {
686     Reg = getARMRegisterNumbering(ARM::PC);   // Rn is PC.
687     Imm8 = 0;
688     isAdd = false; // 'U' bit is handled as part of the fixup.
689
690     assert(MO.isExpr() && "Unexpected machine operand type!");
691     const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
692     MCFixupKind Kind = MCFixupKind(ARM::fixup_arm_pcrel_10);
693     Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, Kind));
694
695     ++MCNumCPRelocations;
696   } else {
697     EncodeAddrModeOpValues(MI, OpIdx, Reg, Imm8, Fixups);
698     isAdd = ARM_AM::getAM5Op(Imm8) == ARM_AM::add;
699   }
700
701   uint32_t Binary = ARM_AM::getAM5Offset(Imm8);
702   // Immediate is always encoded as positive. The 'U' bit controls add vs sub.
703   if (isAdd)
704     Binary |= (1 << 8);
705   Binary |= (Reg << 9);
706   return Binary;
707 }
708
709 unsigned ARMMCCodeEmitter::
710 getSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
711                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
712   // Sub-operands are [reg, reg, imm]. The first register is Rm, the reg to be
713   // shifted. The second is either Rs, the amount to shift by, or reg0 in which
714   // case the imm contains the amount to shift by.
715   //
716   // {3-0} = Rm.
717   // {4}   = 1 if reg shift, 0 if imm shift
718   // {6-5} = type
719   //    If reg shift:
720   //      {11-8} = Rs
721   //      {7}    = 0
722   //    else (imm shift)
723   //      {11-7} = imm
724
725   const MCOperand &MO  = MI.getOperand(OpIdx);
726   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
727   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx + 2);
728   ARM_AM::ShiftOpc SOpc = ARM_AM::getSORegShOp(MO2.getImm());
729
730   // Encode Rm.
731   unsigned Binary = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
732
733   // Encode the shift opcode.
734   unsigned SBits = 0;
735   unsigned Rs = MO1.getReg();
736   if (Rs) {
737     // Set shift operand (bit[7:4]).
738     // LSL - 0001
739     // LSR - 0011
740     // ASR - 0101
741     // ROR - 0111
742     // RRX - 0110 and bit[11:8] clear.
743     switch (SOpc) {
744     default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
745     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x1; break;
746     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x3; break;
747     case ARM_AM::asr: SBits = 0x5; break;
748     case ARM_AM::ror: SBits = 0x7; break;
749     case ARM_AM::rrx: SBits = 0x6; break;
750     }
751   } else {
752     // Set shift operand (bit[6:4]).
753     // LSL - 000
754     // LSR - 010
755     // ASR - 100
756     // ROR - 110
757     switch (SOpc) {
758     default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
759     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x0; break;
760     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x2; break;
761     case ARM_AM::asr: SBits = 0x4; break;
762     case ARM_AM::ror: SBits = 0x6; break;
763     }
764   }
765
766   Binary |= SBits << 4;
767   if (SOpc == ARM_AM::rrx)
768     return Binary;
769
770   // Encode the shift operation Rs or shift_imm (except rrx).
771   if (Rs) {
772     // Encode Rs bit[11:8].
773     assert(ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) == 0);
774     return Binary | (getARMRegisterNumbering(Rs) << ARMII::RegRsShift);
775   }
776
777   // Encode shift_imm bit[11:7].
778   return Binary | ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) << 7;
779 }
780
781 unsigned ARMMCCodeEmitter::
782 getT2AddrModeSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
783                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
784   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpNum);
785   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpNum+1);
786   const MCOperand &MO3 = MI.getOperand(OpNum+2);                 
787   
788   // Encoded as [Rn, Rm, imm].
789   // FIXME: Needs fixup support.
790   unsigned Value = getARMRegisterNumbering(MO1.getReg());
791   Value <<= 4;
792   Value |= getARMRegisterNumbering(MO2.getReg());
793   Value <<= 2;
794   Value |= MO3.getImm();
795   
796   return Value;
797 }
798
799 unsigned ARMMCCodeEmitter::
800 getT2AddrModeImm8OpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
801                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
802   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpNum);
803   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpNum+1);
804
805   // FIXME: Needs fixup support.
806   unsigned Value = getARMRegisterNumbering(MO1.getReg());
807   
808   // Even though the immediate is 8 bits long, we need 9 bits in order
809   // to represent the (inverse of the) sign bit.
810   Value <<= 9;
811   int32_t tmp = (int32_t)MO2.getImm();
812   if (tmp < 0)
813     tmp = abs(tmp);
814   else
815     Value |= 256; // Set the ADD bit
816   Value |= tmp & 255;
817   return Value;
818 }
819
820 unsigned ARMMCCodeEmitter::
821 getT2AddrModeImm8OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
822                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
823   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpNum);
824
825   // FIXME: Needs fixup support.
826   unsigned Value = 0;
827   int32_t tmp = (int32_t)MO1.getImm();
828   if (tmp < 0)
829     tmp = abs(tmp);
830   else
831     Value |= 256; // Set the ADD bit
832   Value |= tmp & 255;
833   return Value;
834 }
835
836 unsigned ARMMCCodeEmitter::
837 getT2AddrModeImm12OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNum,
838                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
839   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpNum);
840
841   // FIXME: Needs fixup support.
842   unsigned Value = 0;
843   int32_t tmp = (int32_t)MO1.getImm();
844   if (tmp < 0)
845     tmp = abs(tmp);
846   else
847     Value |= 4096; // Set the ADD bit
848   Value |= tmp & 4095;
849   return Value;
850 }
851
852 unsigned ARMMCCodeEmitter::
853 getT2SORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpIdx,
854                 SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
855   // Sub-operands are [reg, imm]. The first register is Rm, the reg to be
856   // shifted. The second is the amount to shift by.
857   //
858   // {3-0} = Rm.
859   // {4}   = 0
860   // {6-5} = type
861   // {11-7} = imm
862
863   const MCOperand &MO  = MI.getOperand(OpIdx);
864   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
865   ARM_AM::ShiftOpc SOpc = ARM_AM::getSORegShOp(MO1.getImm());
866
867   // Encode Rm.
868   unsigned Binary = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
869
870   // Encode the shift opcode.
871   unsigned SBits = 0;
872   // Set shift operand (bit[6:4]).
873   // LSL - 000
874   // LSR - 010
875   // ASR - 100
876   // ROR - 110
877   switch (SOpc) {
878   default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
879   case ARM_AM::lsl: SBits = 0x0; break;
880   case ARM_AM::lsr: SBits = 0x2; break;
881   case ARM_AM::asr: SBits = 0x4; break;
882   case ARM_AM::ror: SBits = 0x6; break;
883   }
884
885   Binary |= SBits << 4;
886   if (SOpc == ARM_AM::rrx)
887     return Binary;
888
889   // Encode shift_imm bit[11:7].
890   return Binary | ARM_AM::getSORegOffset(MO1.getImm()) << 7;
891 }
892
893 unsigned ARMMCCodeEmitter::
894 getBitfieldInvertedMaskOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
895                                SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
896   // 10 bits. lower 5 bits are are the lsb of the mask, high five bits are the
897   // msb of the mask.
898   const MCOperand &MO = MI.getOperand(Op);
899   uint32_t v = ~MO.getImm();
900   uint32_t lsb = CountTrailingZeros_32(v);
901   uint32_t msb = (32 - CountLeadingZeros_32 (v)) - 1;
902   assert (v != 0 && lsb < 32 && msb < 32 && "Illegal bitfield mask!");
903   return lsb | (msb << 5);
904 }
905
906 unsigned ARMMCCodeEmitter::
907 getRegisterListOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
908                        SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
909   // VLDM/VSTM:
910   //   {12-8} = Vd
911   //   {7-0}  = Number of registers
912   //
913   // LDM/STM:
914   //   {15-0}  = Bitfield of GPRs.
915   unsigned Reg = MI.getOperand(Op).getReg();
916   bool SPRRegs = ARM::SPRRegClass.contains(Reg);
917   bool DPRRegs = ARM::DPRRegClass.contains(Reg);
918
919   unsigned Binary = 0;
920
921   if (SPRRegs || DPRRegs) {
922     // VLDM/VSTM
923     unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(Reg);
924     unsigned NumRegs = (MI.getNumOperands() - Op) & 0xff;
925     Binary |= (RegNo & 0x1f) << 8;
926     if (SPRRegs)
927       Binary |= NumRegs;
928     else
929       Binary |= NumRegs * 2;
930   } else {
931     for (unsigned I = Op, E = MI.getNumOperands(); I < E; ++I) {
932       unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(MI.getOperand(I).getReg());
933       Binary |= 1 << RegNo;
934     }
935   }
936
937   return Binary;
938 }
939
940 /// getAddrMode6AddressOpValue - Encode an addrmode6 register number along
941 /// with the alignment operand.
942 unsigned ARMMCCodeEmitter::
943 getAddrMode6AddressOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
944                            SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
945   const MCOperand &Reg = MI.getOperand(Op);
946   const MCOperand &Imm = MI.getOperand(Op + 1);
947
948   unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(Reg.getReg());
949   unsigned Align = 0;
950
951   switch (Imm.getImm()) {
952   default: break;
953   case 2:
954   case 4:
955   case 8:  Align = 0x01; break;
956   case 16: Align = 0x02; break;
957   case 32: Align = 0x03; break;
958   }
959
960   return RegNo | (Align << 4);
961 }
962
963 /// getAddrMode6DupAddressOpValue - Encode an addrmode6 register number and
964 /// alignment operand for use in VLD-dup instructions.  This is the same as
965 /// getAddrMode6AddressOpValue except for the alignment encoding, which is
966 /// different for VLD4-dup.
967 unsigned ARMMCCodeEmitter::
968 getAddrMode6DupAddressOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
969                               SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
970   const MCOperand &Reg = MI.getOperand(Op);
971   const MCOperand &Imm = MI.getOperand(Op + 1);
972
973   unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(Reg.getReg());
974   unsigned Align = 0;
975
976   switch (Imm.getImm()) {
977   default: break;
978   case 2:
979   case 4:
980   case 8:  Align = 0x01; break;
981   case 16: Align = 0x03; break;
982   }
983
984   return RegNo | (Align << 4);
985 }
986
987 unsigned ARMMCCodeEmitter::
988 getAddrMode6OffsetOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op,
989                           SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
990   const MCOperand &MO = MI.getOperand(Op);
991   if (MO.getReg() == 0) return 0x0D;
992   return MO.getReg();
993 }
994
995 void ARMMCCodeEmitter::
996 EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
997                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
998   const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
999   // Pseudo instructions don't get encoded.
1000   const TargetInstrDesc &Desc = TII.get(MI.getOpcode());
1001   uint64_t TSFlags = Desc.TSFlags;
1002   if ((TSFlags & ARMII::FormMask) == ARMII::Pseudo)
1003     return;
1004   int Size;
1005   // Basic size info comes from the TSFlags field.
1006   switch ((TSFlags & ARMII::SizeMask) >> ARMII::SizeShift) {
1007   default: llvm_unreachable("Unexpected instruction size!");
1008   case ARMII::Size2Bytes: Size = 2; break;
1009   case ARMII::Size4Bytes: Size = 4; break;
1010   }
1011   uint32_t Binary = getBinaryCodeForInstr(MI, Fixups);
1012   // Thumb 32-bit wide instructions need to be have the high order halfword
1013   // emitted first.
1014   if (Subtarget.isThumb() && Size == 4) {
1015     EmitConstant(Binary >> 16, 2, OS);
1016     EmitConstant(Binary & 0xffff, 2, OS);
1017   } else
1018     EmitConstant(Binary, Size, OS);
1019   ++MCNumEmitted;  // Keep track of the # of mi's emitted.
1020 }
1021
1022 #include "ARMGenMCCodeEmitter.inc"