lib/Target/ARM/Thumb1RegisterInfo.cpp

   1 //===- Thumb1RegisterInfo.cpp - Thumb-1 Register Information ----*- C++ -*-===//
   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 contains the Thumb-1 implementation of the TargetRegisterInfo
  11 // class.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "ARM.h"
  16 #include "ARMAddressingModes.h"
  17 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "ARMSubtarget.h"
  20 #include "Thumb1InstrInfo.h"
  21 #include "Thumb1RegisterInfo.h"
  22 #include "llvm/Constants.h"
  23 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  24 #include "llvm/Function.h"
  25 #include "llvm/LLVMContext.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineLocation.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  34 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  36 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  37 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  39
  40 namespace llvm {
  41 extern cl::opt<bool> ReuseFrameIndexVals;
  42 }
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 Thumb1RegisterInfo::Thumb1RegisterInfo(const ARMBaseInstrInfo &tii,
  47                                        const ARMSubtarget &sti)
  48   : ARMBaseRegisterInfo(tii, sti) {
  49 }
  50
  51 /// emitLoadConstPool - Emits a load from constpool to materialize the
  52 /// specified immediate.
  53 void Thumb1RegisterInfo::emitLoadConstPool(MachineBasicBlock &MBB,
  54                                            MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  55                                            DebugLoc dl,
  56                                            unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
  57                                            int Val,
  58                                            ARMCC::CondCodes Pred,
  59                                            unsigned PredReg) const {
  60   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
  61   MachineConstantPool *ConstantPool = MF.getConstantPool();
  62   const Constant *C = ConstantInt::get(
  63           Type::getInt32Ty(MBB.getParent()->getFunction()->getContext()), Val);
  64   unsigned Idx = ConstantPool->getConstantPoolIndex(C, 4);
  65
  66   BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tLDRcp))
  67           .addReg(DestReg, getDefRegState(true), SubIdx)
  68           .addConstantPoolIndex(Idx).addImm(Pred).addReg(PredReg);
  69 }
  70
  71 const TargetRegisterClass*
  72 Thumb1RegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(unsigned Reg, EVT VT) const {
  73   if (isARMLowRegister(Reg))
  74     return ARM::tGPRRegisterClass;
  75   switch (Reg) {
  76    default:
  77     break;
  78    case ARM::R8:  case ARM::R9:  case ARM::R10:  case ARM::R11:
  79    case ARM::R12: case ARM::SP:  case ARM::LR:   case ARM::PC:
  80     return ARM::GPRRegisterClass;
  81   }
  82
  83   return TargetRegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(Reg, VT);
  84 }
  85
  86 bool Thumb1RegisterInfo::hasReservedCallFrame(MachineFunction &MF) const {
  87   const MachineFrameInfo *FFI = MF.getFrameInfo();
  88   unsigned CFSize = FFI->getMaxCallFrameSize();
  89   // It's not always a good idea to include the call frame as part of the
  90   // stack frame. ARM (especially Thumb) has small immediate offset to
  91   // address the stack frame. So a large call frame can cause poor codegen
  92   // and may even makes it impossible to scavenge a register.
  93   if (CFSize >= ((1 << 8) - 1) * 4 / 2) // Half of imm8 * 4
  94     return false;
  95
  96   return !MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
  97 }
  98
  99
 100 /// emitThumbRegPlusImmInReg - Emits a series of instructions to materialize
 101 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code. Materialize the immediate
 102 /// in a register using mov / mvn sequences or load the immediate from a
 103 /// constpool entry.
 104 static
 105 void emitThumbRegPlusImmInReg(MachineBasicBlock &MBB,
 106                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 107                               unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 108                               int NumBytes, bool CanChangeCC,
 109                               const TargetInstrInfo &TII,
 110                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 111                               DebugLoc dl) {
 112     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 113     bool isHigh = !isARMLowRegister(DestReg) ||
 114                   (BaseReg != 0 && !isARMLowRegister(BaseReg));
 115     bool isSub = false;
 116     // Subtract doesn't have high register version. Load the negative value
 117     // if either base or dest register is a high register. Also, if do not
 118     // issue sub as part of the sequence if condition register is to be
 119     // preserved.
 120     if (NumBytes < 0 && !isHigh && CanChangeCC) {
 121       isSub = true;
 122       NumBytes = -NumBytes;
 123     }
 124     unsigned LdReg = DestReg;
 125     if (DestReg == ARM::SP) {
 126       assert(BaseReg == ARM::SP && "Unexpected!");
 127       LdReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(ARM::tGPRRegisterClass);
 128     }
 129
 130     if (NumBytes <= 255 && NumBytes >= 0)
 131       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 132         .addImm(NumBytes);
 133     else if (NumBytes < 0 && NumBytes >= -255) {
 134       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 135         .addImm(NumBytes);
 136       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tRSB), LdReg))
 137         .addReg(LdReg, RegState::Kill);
 138     } else
 139       MRI.emitLoadConstPool(MBB, MBBI, dl, LdReg, 0, NumBytes);
 140
 141     // Emit add / sub.
 142     int Opc = (isSub) ? ARM::tSUBrr : (isHigh ? ARM::tADDhirr : ARM::tADDrr);
 143     MachineInstrBuilder MIB =
 144       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 145     if (Opc != ARM::tADDhirr)
 146       MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 147     if (DestReg == ARM::SP || isSub)
 148       MIB.addReg(BaseReg).addReg(LdReg, RegState::Kill);
 149     else
 150       MIB.addReg(LdReg).addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 151     AddDefaultPred(MIB);
 152 }
 153
 154 /// calcNumMI - Returns the number of instructions required to materialize
 155 /// the specific add / sub r, c instruction.
 156 static unsigned calcNumMI(int Opc, int ExtraOpc, unsigned Bytes,
 157                           unsigned NumBits, unsigned Scale) {
 158   unsigned NumMIs = 0;
 159   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 160
 161   if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 162     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 163     Bytes -= ThisVal;
 164     NumMIs++;
 165     NumBits = 8;
 166     Scale = 1;  // Followed by a number of tADDi8.
 167     Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 168   }
 169
 170   NumMIs += Bytes / Chunk;
 171   if ((Bytes % Chunk) != 0)
 172     NumMIs++;
 173   if (ExtraOpc)
 174     NumMIs++;
 175   return NumMIs;
 176 }
 177
 178 /// emitThumbRegPlusImmediate - Emits a series of instructions to materialize
 179 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code.
 180 static
 181 void emitThumbRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 182                                MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 183                                unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 184                                int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII,
 185                                const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 186                                DebugLoc dl) {
 187   bool isSub = NumBytes < 0;
 188   unsigned Bytes = (unsigned)NumBytes;
 189   if (isSub) Bytes = -NumBytes;
 190   bool isMul4 = (Bytes & 3) == 0;
 191   bool isTwoAddr = false;
 192   bool DstNotEqBase = false;
 193   unsigned NumBits = 1;
 194   unsigned Scale = 1;
 195   int Opc = 0;
 196   int ExtraOpc = 0;
 197   bool NeedCC = false;
 198   bool NeedPred = false;
 199
 200   if (DestReg == BaseReg && BaseReg == ARM::SP) {
 201     assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 202     NumBits = 7;
 203     Scale = 4;
 204     Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 205     isTwoAddr = true;
 206   } else if (!isSub && BaseReg == ARM::SP) {
 207     // r1 = add sp, 403
 208     // =>
 209     // r1 = add sp, 100 * 4
 210     // r1 = add r1, 3
 211     if (!isMul4) {
 212       Bytes &= ~3;
 213       ExtraOpc = ARM::tADDi3;
 214     }
 215     NumBits = 8;
 216     Scale = 4;
 217     Opc = ARM::tADDrSPi;
 218   } else {
 219     // sp = sub sp, c
 220     // r1 = sub sp, c
 221     // r8 = sub sp, c
 222     if (DestReg != BaseReg)
 223       DstNotEqBase = true;
 224     NumBits = 8;
 225     if (DestReg == ARM::SP) {
 226       Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 227       assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 228       NumBits = 7;
 229       Scale = 4;
 230     } else {
 231       Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 232       NumBits = 8;
 233       NeedPred = NeedCC = true;
 234     }
 235     isTwoAddr = true;
 236   }
 237
 238   unsigned NumMIs = calcNumMI(Opc, ExtraOpc, Bytes, NumBits, Scale);
 239   unsigned Threshold = (DestReg == ARM::SP) ? 3 : 2;
 240   if (NumMIs > Threshold) {
 241     // This will expand into too many instructions. Load the immediate from a
 242     // constpool entry.
 243     emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, MBBI, DestReg, BaseReg, NumBytes, true, TII,
 244                              MRI, dl);
 245     return;
 246   }
 247
 248   if (DstNotEqBase) {
 249     if (isARMLowRegister(DestReg) && isARMLowRegister(BaseReg)) {
 250       // If both are low registers, emit DestReg = add BaseReg, max(Imm, 7)
 251       unsigned Chunk = (1 << 3) - 1;
 252       unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 253       Bytes -= ThisVal;
 254       const TargetInstrDesc &TID = TII.get(isSub ? ARM::tSUBi3 : ARM::tADDi3);
 255       const MachineInstrBuilder MIB =
 256         AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg));
 257       AddDefaultPred(MIB.addReg(BaseReg, RegState::Kill).addImm(ThisVal));
 258     } else {
 259       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), DestReg)
 260         .addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 261     }
 262     BaseReg = DestReg;
 263   }
 264
 265   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 266   while (Bytes) {
 267     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 268     Bytes -= ThisVal;
 269     ThisVal /= Scale;
 270     // Build the new tADD / tSUB.
 271     if (isTwoAddr) {
 272       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 273       if (NeedCC)
 274         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 275       MIB .addReg(DestReg).addImm(ThisVal);
 276       if (NeedPred)
 277         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 278     }
 279     else {
 280       bool isKill = BaseReg != ARM::SP;
 281       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 282       if (NeedCC)
 283         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 284       MIB.addReg(BaseReg, getKillRegState(isKill)).addImm(ThisVal);
 285       if (NeedPred)
 286         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 287       BaseReg = DestReg;
 288
 289       if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 290         // r4 = add sp, imm
 291         // r4 = add r4, imm
 292         // ...
 293         NumBits = 8;
 294         Scale = 1;
 295         Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 296         Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 297         NeedPred = NeedCC = isTwoAddr = true;
 298       }
 299     }
 300   }
 301
 302   if (ExtraOpc) {
 303     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ExtraOpc);
 304     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 305                    .addReg(DestReg, RegState::Kill)
 306                    .addImm(((unsigned)NumBytes) & 3));
 307   }
 308 }
 309
 310 static void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
 311                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 312                          const TargetInstrInfo &TII, DebugLoc dl,
 313                          const Thumb1RegisterInfo &MRI,
 314                          int NumBytes) {
 315   emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII,
 316                             MRI, dl);
 317 }
 318
 319 void Thumb1RegisterInfo::
 320 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 321                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 322   if (!hasReservedCallFrame(MF)) {
 323     // If we have alloca, convert as follows:
 324     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
 325     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
 326     MachineInstr *Old = I;
 327     DebugLoc dl = Old->getDebugLoc();
 328     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImm();
 329     if (Amount != 0) {
 330       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 331       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 332       // alignment boundary.
 333       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 334       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 335
 336       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 337       unsigned Opc = Old->getOpcode();
 338       if (Opc == ARM::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == ARM::tADJCALLSTACKDOWN) {
 339         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, -Amount);
 340       } else {
 341         assert(Opc == ARM::ADJCALLSTACKUP || Opc == ARM::tADJCALLSTACKUP);
 342         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, Amount);
 343       }
 344     }
 345   }
 346   MBB.erase(I);
 347 }
 348
 349 /// emitThumbConstant - Emit a series of instructions to materialize a
 350 /// constant.
 351 static void emitThumbConstant(MachineBasicBlock &MBB,
 352                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 353                               unsigned DestReg, int Imm,
 354                               const TargetInstrInfo &TII,
 355                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 356                               DebugLoc dl) {
 357   bool isSub = Imm < 0;
 358   if (isSub) Imm = -Imm;
 359
 360   int Chunk = (1 << 8) - 1;
 361   int ThisVal = (Imm > Chunk) ? Chunk : Imm;
 362   Imm -= ThisVal;
 363   AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8),
 364                                         DestReg))
 365                  .addImm(ThisVal));
 366   if (Imm > 0)
 367     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, DestReg, DestReg, Imm, TII, MRI, dl);
 368   if (isSub) {
 369     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ARM::tRSB);
 370     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 371                    .addReg(DestReg, RegState::Kill));
 372   }
 373 }
 374
 375 static void removeOperands(MachineInstr &MI, unsigned i) {
 376   unsigned Op = i;
 377   for (unsigned e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i)
 378     MI.RemoveOperand(Op);
 379 }
 380
 381 int Thumb1RegisterInfo::
 382 rewriteFrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned FrameRegIdx,
 383                   unsigned FrameReg, int Offset,
 384                   unsigned MOVOpc, unsigned ADDriOpc, unsigned SUBriOpc) const
 385 {
 386   // if/when eliminateFrameIndex() conforms with ARMBaseRegisterInfo
 387   // version then can pull out Thumb1 specific parts here
 388   return 0;
 389 }
 390
 391 /// saveScavengerRegister - Spill the register so it can be used by the
 392 /// register scavenger. Return true.
 393 bool
 394 Thumb1RegisterInfo::saveScavengerRegister(MachineBasicBlock &MBB,
 395                                           MachineBasicBlock::iterator I,
 396                                           MachineBasicBlock::iterator &UseMI,
 397                                           const TargetRegisterClass *RC,
 398                                           unsigned Reg) const {
 399   // Thumb1 can't use the emergency spill slot on the stack because
 400   // ldr/str immediate offsets must be positive, and if we're referencing
 401   // off the frame pointer (if, for example, there are alloca() calls in
 402   // the function, the offset will be negative. Use R12 instead since that's
 403   // a call clobbered register that we know won't be used in Thumb1 mode.
 404   DebugLoc DL;
 405   BuildMI(MBB, I, DL, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr)).
 406     addReg(ARM::R12, RegState::Define).addReg(Reg, RegState::Kill);
 407
 408   // The UseMI is where we would like to restore the register. If there's
 409   // interference with R12 before then, however, we'll need to restore it
 410   // before that instead and adjust the UseMI.
 411   bool done = false;
 412   for (MachineBasicBlock::iterator II = I; !done && II != UseMI ; ++II) {
 413     // If this instruction affects R12, adjust our restore point.
 414     for (unsigned i = 0, e = II->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 415       const MachineOperand &MO = II->getOperand(i);
 416       if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || !MO.getReg() ||
 417           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 418         continue;
 419       if (MO.getReg() == ARM::R12) {
 420         UseMI = II;
 421         done = true;
 422         break;
 423       }
 424     }
 425   }
 426   // Restore the register from R12
 427   BuildMI(MBB, UseMI, DL, TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr)).
 428     addReg(Reg, RegState::Define).addReg(ARM::R12, RegState::Kill);
 429
 430   return true;
 431 }
 432
 433 unsigned
 434 Thumb1RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 435                                         int SPAdj, FrameIndexValue *Value,
 436                                         RegScavenger *RS) const{
 437   unsigned VReg = 0;
 438   unsigned i = 0;
 439   MachineInstr &MI = *II;
 440   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 441   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 442   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 443   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 444
 445   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 446     ++i;
 447     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 448   }
 449
 450   unsigned FrameReg = ARM::SP;
 451   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getIndex();
 452   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 453                MF.getFrameInfo()->getStackSize() + SPAdj;
 454
 455   if (AFI->isGPRCalleeSavedArea1Frame(FrameIndex))
 456     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea1Offset();
 457   else if (AFI->isGPRCalleeSavedArea2Frame(FrameIndex))
 458     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea2Offset();
 459   else if (MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects()) {
 460     assert(SPAdj == 0 && hasFP(MF) && "Unexpected");
 461     // There are alloca()'s in this function, must reference off the frame
 462     // pointer instead.
 463     FrameReg = getFrameRegister(MF);
 464     Offset -= AFI->getFramePtrSpillOffset();
 465   }
 466
 467   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 468   const TargetInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
 469   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 470
 471   if (Opcode == ARM::tADDrSPi) {
 472     Offset += MI.getOperand(i+1).getImm();
 473
 474     // Can't use tADDrSPi if it's based off the frame pointer.
 475     unsigned NumBits = 0;
 476     unsigned Scale = 1;
 477     if (FrameReg != ARM::SP) {
 478       Opcode = ARM::tADDi3;
 479       MI.setDesc(TII.get(Opcode));
 480       NumBits = 3;
 481     } else {
 482       NumBits = 8;
 483       Scale = 4;
 484       assert((Offset & 3) == 0 &&
 485              "Thumb add/sub sp, #imm immediate must be multiple of 4!");
 486     }
 487
 488     unsigned PredReg;
 489     if (Offset == 0 && getInstrPredicate(&MI, PredReg) == ARMCC::AL) {
 490       // Turn it into a move.
 491       MI.setDesc(TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr));
 492       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 493       // Remove offset and remaining explicit predicate operands.
 494       do MI.RemoveOperand(i+1);
 495       while (MI.getNumOperands() > i+1 &&
 496              (!MI.getOperand(i+1).isReg() || !MI.getOperand(i+1).isImm()));
 497       return 0;
 498     }
 499
 500     // Common case: small offset, fits into instruction.
 501     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 502     if (((Offset / Scale) & ~Mask) == 0) {
 503       // Replace the FrameIndex with sp / fp
 504       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 505         removeOperands(MI, i);
 506         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 507         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg)
 508                        .addImm(Offset / Scale));
 509       } else {
 510         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 511         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Offset / Scale);
 512       }
 513       return 0;
 514     }
 515
 516     unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
 517     unsigned Bytes = (Offset > 0) ? Offset : -Offset;
 518     unsigned NumMIs = calcNumMI(Opcode, 0, Bytes, NumBits, Scale);
 519     // MI would expand into a large number of instructions. Don't try to
 520     // simplify the immediate.
 521     if (NumMIs > 2) {
 522       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, DestReg, FrameReg, Offset, TII,
 523                                 *this, dl);
 524       MBB.erase(II);
 525       return 0;
 526     }
 527
 528     if (Offset > 0) {
 529       // Translate r0 = add sp, imm to
 530       // r0 = add sp, 255*4
 531       // r0 = add r0, (imm - 255*4)
 532       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 533         removeOperands(MI, i);
 534         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 535         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg).addImm(Mask));
 536       } else {
 537         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 538         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Mask);
 539       }
 540       Offset = (Offset - Mask * Scale);
 541       MachineBasicBlock::iterator NII = llvm::next(II);
 542       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, NII, DestReg, DestReg, Offset, TII,
 543                                 *this, dl);
 544     } else {
 545       // Translate r0 = add sp, -imm to
 546       // r0 = -imm (this is then translated into a series of instructons)
 547       // r0 = add r0, sp
 548       emitThumbConstant(MBB, II, DestReg, Offset, TII, *this, dl);
 549
 550       MI.setDesc(TII.get(ARM::tADDhirr));
 551       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(DestReg, false, false, true);
 552       MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 553       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 554         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 555         AddDefaultPred(MIB);
 556       }
 557     }
 558     return 0;
 559   } else {
 560     unsigned ImmIdx = 0;
 561     int InstrOffs = 0;
 562     unsigned NumBits = 0;
 563     unsigned Scale = 1;
 564     switch (AddrMode) {
 565     case ARMII::AddrModeT1_s: {
 566       ImmIdx = i+1;
 567       InstrOffs = MI.getOperand(ImmIdx).getImm();
 568       NumBits = (FrameReg == ARM::SP) ? 8 : 5;
 569       Scale = 4;
 570       break;
 571     }
 572     default:
 573       llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 574       break;
 575     }
 576
 577     Offset += InstrOffs * Scale;
 578     assert((Offset & (Scale-1)) == 0 && "Can't encode this offset!");
 579
 580     // Common case: small offset, fits into instruction.
 581     MachineOperand &ImmOp = MI.getOperand(ImmIdx);
 582     int ImmedOffset = Offset / Scale;
 583     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 584     if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale) {
 585       // Replace the FrameIndex with sp
 586       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 587       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 588       return 0;
 589     }
 590
 591     bool isThumSpillRestore = Opcode == ARM::tRestore || Opcode == ARM::tSpill;
 592     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s) {
 593       // Thumb tLDRspi, tSTRspi. These will change to instructions that use
 594       // a different base register.
 595       NumBits = 5;
 596       Mask = (1 << NumBits) - 1;
 597     }
 598     // If this is a thumb spill / restore, we will be using a constpool load to
 599     // materialize the offset.
 600     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s && isThumSpillRestore)
 601       ImmOp.ChangeToImmediate(0);
 602     else {
 603       // Otherwise, it didn't fit. Pull in what we can to simplify the immed.
 604       ImmedOffset = ImmedOffset & Mask;
 605       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 606       Offset &= ~(Mask*Scale);
 607     }
 608   }
 609
 610   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
 611   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
 612   // SP+LargeImm.
 613   assert(Offset && "This code isn't needed if offset already handled!");
 614
 615   // Remove predicate first.
 616   int PIdx = MI.findFirstPredOperandIdx();
 617   if (PIdx != -1)
 618     removeOperands(MI, PIdx);
 619
 620   if (Desc.mayLoad()) {
 621     // Use the destination register to materialize sp + offset.
 622     unsigned TmpReg = MI.getOperand(0).getReg();
 623     bool UseRR = false;
 624     if (Opcode == ARM::tRestore) {
 625       if (FrameReg == ARM::SP)
 626         emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
 627                                  Offset, false, TII, *this, dl);
 628       else {
 629         emitLoadConstPool(MBB, II, dl, TmpReg, 0, Offset);
 630         UseRR = true;
 631       }
 632     } else {
 633       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg, Offset, TII,
 634                                 *this, dl);
 635     }
 636
 637     MI.setDesc(TII.get(ARM::tLDR));
 638     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false, false, true);
 639     if (UseRR)
 640       // Use [reg, reg] addrmode.
 641       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 642     else  // tLDR has an extra register operand.
 643       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 644   } else if (Desc.mayStore()) {
 645       VReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(ARM::tGPRRegisterClass);
 646       assert (Value && "Frame index virtual allocated, but Value arg is NULL!");
 647       bool UseRR = false;
 648       bool TrackVReg = true;
 649       Value->first = FrameReg; // use the frame register as a kind indicator
 650       Value->second = Offset;
 651
 652       if (Opcode == ARM::tSpill) {
 653         if (FrameReg == ARM::SP)
 654           emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, VReg, FrameReg,
 655                                    Offset, false, TII, *this, dl);
 656         else {
 657           emitLoadConstPool(MBB, II, dl, VReg, 0, Offset);
 658           UseRR = true;
 659           TrackVReg = false;
 660         }
 661       } else
 662         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, VReg, FrameReg, Offset, TII,
 663                                   *this, dl);
 664       MI.setDesc(TII.get(ARM::tSTR));
 665       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(VReg, false, false, true);
 666       if (UseRR)  // Use [reg, reg] addrmode.
 667         MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 668       else // tSTR has an extra register operand.
 669         MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 670       if (!ReuseFrameIndexVals || !TrackVReg)
 671         VReg = 0;
 672   } else
 673     assert(false && "Unexpected opcode!");
 674
 675   // Add predicate back if it's needed.
 676   if (MI.getDesc().isPredicable()) {
 677     MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 678     AddDefaultPred(MIB);
 679   }
 680   return VReg;
 681 }
 682
 683 void Thumb1RegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 684   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();
 685   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 686   MachineFrameInfo  *MFI = MF.getFrameInfo();
 687   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 688   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 689   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 690   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 691   DebugLoc dl = MBBI != MBB.end() ? MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc();
 692
 693   // Thumb add/sub sp, imm8 instructions implicitly multiply the offset by 4.
 694   NumBytes = (NumBytes + 3) & ~3;
 695   MFI->setStackSize(NumBytes);
 696
 697   // Determine the sizes of each callee-save spill areas and record which frame
 698   // belongs to which callee-save spill areas.
 699   unsigned GPRCS1Size = 0, GPRCS2Size = 0, DPRCSSize = 0;
 700   int FramePtrSpillFI = 0;
 701
 702   if (VARegSaveSize)
 703     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -VARegSaveSize);
 704
 705   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 706     if (NumBytes != 0)
 707       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 708     return;
 709   }
 710
 711   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 712     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 713     int FI = CSI[i].getFrameIdx();
 714     switch (Reg) {
 715     case ARM::R4:
 716     case ARM::R5:
 717     case ARM::R6:
 718     case ARM::R7:
 719     case ARM::LR:
 720       if (Reg == FramePtr)
 721         FramePtrSpillFI = FI;
 722       AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 723       GPRCS1Size += 4;
 724       break;
 725     case ARM::R8:
 726     case ARM::R9:
 727     case ARM::R10:
 728     case ARM::R11:
 729       if (Reg == FramePtr)
 730         FramePtrSpillFI = FI;
 731       if (STI.isTargetDarwin()) {
 732         AFI->addGPRCalleeSavedArea2Frame(FI);
 733         GPRCS2Size += 4;
 734       } else {
 735         AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 736         GPRCS1Size += 4;
 737       }
 738       break;
 739     default:
 740       AFI->addDPRCalleeSavedAreaFrame(FI);
 741       DPRCSSize += 8;
 742     }
 743   }
 744
 745   if (MBBI != MBB.end() && MBBI->getOpcode() == ARM::tPUSH) {
 746     ++MBBI;
 747     if (MBBI != MBB.end())
 748       dl = MBBI->getDebugLoc();
 749   }
 750
 751   // Darwin ABI requires FP to point to the stack slot that contains the
 752   // previous FP.
 753   if (STI.isTargetDarwin() || hasFP(MF)) {
 754     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tADDrSPi), FramePtr)
 755       .addFrameIndex(FramePtrSpillFI).addImm(0);
 756   }
 757
 758   // Determine starting offsets of spill areas.
 759   unsigned DPRCSOffset  = NumBytes - (GPRCS1Size + GPRCS2Size + DPRCSSize);
 760   unsigned GPRCS2Offset = DPRCSOffset + DPRCSSize;
 761   unsigned GPRCS1Offset = GPRCS2Offset + GPRCS2Size;
 762   AFI->setFramePtrSpillOffset(MFI->getObjectOffset(FramePtrSpillFI) + NumBytes);
 763   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Offset(GPRCS1Offset);
 764   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Offset(GPRCS2Offset);
 765   AFI->setDPRCalleeSavedAreaOffset(DPRCSOffset);
 766
 767   NumBytes = DPRCSOffset;
 768   if (NumBytes) {
 769     // Insert it after all the callee-save spills.
 770     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 771   }
 772
 773   if (STI.isTargetELF() && hasFP(MF)) {
 774     MFI->setOffsetAdjustment(MFI->getOffsetAdjustment() -
 775                              AFI->getFramePtrSpillOffset());
 776   }
 777
 778   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Size(GPRCS1Size);
 779   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Size(GPRCS2Size);
 780   AFI->setDPRCalleeSavedAreaSize(DPRCSSize);
 781 }
 782
 783 static bool isCalleeSavedRegister(unsigned Reg, const unsigned *CSRegs) {
 784   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i)
 785     if (Reg == CSRegs[i])
 786       return true;
 787   return false;
 788 }
 789
 790 static bool isCSRestore(MachineInstr *MI, const unsigned *CSRegs) {
 791   if (MI->getOpcode() == ARM::tRestore &&
 792       MI->getOperand(1).isFI() &&
 793       isCalleeSavedRegister(MI->getOperand(0).getReg(), CSRegs))
 794     return true;
 795   else if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP) {
 796     // The first two operands are predicates. The last two are
 797     // imp-def and imp-use of SP. Check everything in between.
 798     for (int i = 2, e = MI->getNumOperands() - 2; i != e; ++i)
 799       if (!isCalleeSavedRegister(MI->getOperand(i).getReg(), CSRegs))
 800         return false;
 801     return true;
 802   }
 803   return false;
 804 }
 805
 806 void Thumb1RegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 807                                       MachineBasicBlock &MBB) const {
 808   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
 809   assert((MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET ||
 810           MBBI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET) &&
 811          "Can only insert epilog into returning blocks");
 812   DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
 813   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 814   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 815   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 816   int NumBytes = (int)MFI->getStackSize();
 817   const unsigned *CSRegs = getCalleeSavedRegs();
 818
 819   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 820     if (NumBytes != 0)
 821       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 822   } else {
 823     // Unwind MBBI to point to first LDR / VLDRD.
 824     if (MBBI != MBB.begin()) {
 825       do
 826         --MBBI;
 827       while (MBBI != MBB.begin() && isCSRestore(MBBI, CSRegs));
 828       if (!isCSRestore(MBBI, CSRegs))
 829         ++MBBI;
 830     }
 831
 832     // Move SP to start of FP callee save spill area.
 833     NumBytes -= (AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size() +
 834                  AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() +
 835                  AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize());
 836
 837     if (hasFP(MF)) {
 838       NumBytes = AFI->getFramePtrSpillOffset() - NumBytes;
 839       // Reset SP based on frame pointer only if the stack frame extends beyond
 840       // frame pointer stack slot or target is ELF and the function has FP.
 841       if (NumBytes)
 842         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, FramePtr, -NumBytes,
 843                                   TII, *this, dl);
 844       else
 845         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::SP)
 846           .addReg(FramePtr);
 847     } else {
 848       if (MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET &&
 849           &MBB.front() != MBBI &&
 850           prior(MBBI)->getOpcode() == ARM::tPOP) {
 851         MachineBasicBlock::iterator PMBBI = prior(MBBI);
 852         emitSPUpdate(MBB, PMBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 853       } else
 854         emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 855     }
 856   }
 857
 858   if (VARegSaveSize) {
 859     // Unlike T2 and ARM mode, the T1 pop instruction cannot restore
 860     // to LR, and we can't pop the value directly to the PC since
 861     // we need to update the SP after popping the value. Therefore, we
 862     // pop the old LR into R3 as a temporary.
 863
 864     // Move back past the callee-saved register restoration
 865     while (MBBI != MBB.end() && isCSRestore(MBBI, CSRegs))
 866       ++MBBI;
 867     // Epilogue for vararg functions: pop LR to R3 and branch off it.
 868     AddDefaultPred(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tPOP)))
 869       .addReg(ARM::R3, RegState::Define);
 870
 871     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, VARegSaveSize);
 872
 873     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tBX_RET_vararg))
 874       .addReg(ARM::R3, RegState::Kill);
 875     // erase the old tBX_RET instruction
 876     MBB.erase(MBBI);
 877   }
 878 }