lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPCCodeEmitter.cpp - JIT Code Emitter for PowerPC32 -------*- 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 defines the PowerPC 32-bit CodeEmitter and associated machinery to
  11 // JIT-compile bitcode to native PowerPC.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "PPCTargetMachine.h"
  16 #include "PPCRelocations.h"
  17 #include "PPC.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 namespace {
  32   class PPCCodeEmitter {
  33     TargetMachine &TM;
  34     MachineCodeEmitter &MCE;
  35   public:
  36     PPCCodeEmitter( TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce) :
  37         TM( tm), MCE( mce) {}
  38
  39     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  40     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  41     /// machine instructions.
  42
  43     unsigned getBinaryCodeForInstr(const MachineInstr &MI);
  44
  45     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  46
  47     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI, const MachineOperand &MO);
  48
  49     /// MovePCtoLROffset - When/if we see a MovePCtoLR instruction, we record
  50     /// its address in the function into this pointer.
  51
  52     void *MovePCtoLROffset;
  53   };
  54
  55   template <class machineCodeEmitter>
  56   class VISIBILITY_HIDDEN Emitter : public MachineFunctionPass,
  57       public PPCCodeEmitter
  58   {
  59     TargetMachine &TM;
  60     machineCodeEmitter &MCE;
  61
  62     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  63       AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
  64       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  65     }
  66
  67   public:
  68     static char ID;
  69     Emitter(TargetMachine &tm, machineCodeEmitter &mce)
  70       : MachineFunctionPass(&ID), PPCCodeEmitter( tm, mce), TM(tm), MCE(mce) {}
  71
  72     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  73
  74     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  75     ///
  76     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  77
  78     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  79     ///
  80     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  81
  82     /// getValueBit - return the particular bit of Val
  83     ///
  84     unsigned getValueBit(int64_t Val, unsigned bit) { return (Val >> bit) & 1; }
  85   };
  86
  87   template <class machineCodeEmitter>
  88     char Emitter<machineCodeEmitter>::ID = 0;
  89 }
  90
  91 /// createPPCCodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected PPC code
  92 /// to the specified MCE object.
  93 FunctionPass *llvm::createPPCCodeEmitterPass(PPCTargetMachine &TM,
  94                                        MachineCodeEmitter &MCE) {
  95   return new Emitter<MachineCodeEmitter>(TM, MCE);
  96 }
  97
  98 FunctionPass *llvm::createPPCJITCodeEmitterPass(PPCTargetMachine &TM,
  99                                              JITCodeEmitter &JCE) {
 100   return new Emitter<JITCodeEmitter>(TM, JCE);
 101 }
 102
 103 template <class machineCodeEmitter>
 104 bool Emitter<machineCodeEmitter>::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 105   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
 106           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
 107          "JIT relocation model must be set to static or default!");
 108
 109   MCE.setModuleInfo(&getAnalysis<MachineModuleInfo>());
 110   do {
 111     MovePCtoLROffset = 0;
 112     MCE.startFunction(MF);
 113     for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
 114       emitBasicBlock(*BB);
 115   } while (MCE.finishFunction(MF));
 116
 117   return false;
 118 }
 119
 120 template <class machineCodeEmitter>
 121 void Emitter<machineCodeEmitter>::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 122   MCE.StartMachineBasicBlock(&MBB);
 123
 124   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 125     const MachineInstr &MI = *I;
 126     switch (MI.getOpcode()) {
 127     default:
 128       MCE.emitWordBE(getBinaryCodeForInstr(MI));
 129       break;
 130     case TargetInstrInfo::DBG_LABEL:
 131     case TargetInstrInfo::EH_LABEL:
 132       MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getImm());
 133       break;
 134     case TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF:
 135       break; // pseudo opcode, no side effects
 136     case PPC::MovePCtoLR:
 137     case PPC::MovePCtoLR8:
 138       assert(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_);
 139       MovePCtoLROffset = (void*)MCE.getCurrentPCValue();
 140       MCE.emitWordBE(0x48000005);   // bl 1
 141       break;
 142     }
 143   }
 144 }
 145
 146 unsigned PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 147                                            const MachineOperand &MO) {
 148
 149   unsigned rv = 0; // Return value; defaults to 0 for unhandled cases
 150                    // or things that get fixed up later by the JIT.
 151   if (MO.isReg()) {
 152     rv = PPCRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 153
 154     // Special encoding for MTCRF and MFOCRF, which uses a bit mask for the
 155     // register, not the register number directly.
 156     if ((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 157         (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7)) {
 158       rv = 0x80 >> rv;
 159     }
 160   } else if (MO.isImm()) {
 161     rv = MO.getImm();
 162   } else if (MO.isGlobal() || MO.isSymbol() ||
 163              MO.isCPI() || MO.isJTI()) {
 164     unsigned Reloc = 0;
 165     if (MI.getOpcode() == PPC::BL_Macho || MI.getOpcode() == PPC::BL8_Macho ||
 166         MI.getOpcode() == PPC::BL_ELF || MI.getOpcode() == PPC::BL8_ELF ||
 167         MI.getOpcode() == PPC::TAILB || MI.getOpcode() == PPC::TAILB8)
 168       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 169     else {
 170       if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {
 171         assert(MovePCtoLROffset && "MovePCtoLR not seen yet?");
 172       }
 173       switch (MI.getOpcode()) {
 174       default: MI.dump(); assert(0 && "Unknown instruction for relocation!");
 175       case PPC::LIS:
 176       case PPC::LIS8:
 177       case PPC::ADDIS:
 178       case PPC::ADDIS8:
 179         Reloc = PPC::reloc_absolute_high;       // Pointer to symbol
 180         break;
 181       case PPC::LI:
 182       case PPC::LI8:
 183       case PPC::LA:
 184       // Loads.
 185       case PPC::LBZ:
 186       case PPC::LBZ8:
 187       case PPC::LHA:
 188       case PPC::LHA8:
 189       case PPC::LHZ:
 190       case PPC::LHZ8:
 191       case PPC::LWZ:
 192       case PPC::LWZ8:
 193       case PPC::LFS:
 194       case PPC::LFD:
 195
 196       // Stores.
 197       case PPC::STB:
 198       case PPC::STB8:
 199       case PPC::STH:
 200       case PPC::STH8:
 201       case PPC::STW:
 202       case PPC::STW8:
 203       case PPC::STFS:
 204       case PPC::STFD:
 205         Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 206         break;
 207
 208       case PPC::LWA:
 209       case PPC::LD:
 210       case PPC::STD:
 211       case PPC::STD_32:
 212         Reloc = PPC::reloc_absolute_low_ix;
 213         break;
 214       }
 215     }
 216
 217     MachineRelocation R;
 218     if (MO.isGlobal()) {
 219       R = MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
 220                                    MO.getGlobal(), 0,
 221                                    isa<Function>(MO.getGlobal()));
 222     } else if (MO.isSymbol()) {
 223       R = MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 224                                        Reloc, MO.getSymbolName(), 0);
 225     } else if (MO.isCPI()) {
 226       R = MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 227                                           Reloc, MO.getIndex(), 0);
 228     } else {
 229       assert(MO.isJTI());
 230       R = MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 231                                           Reloc, MO.getIndex(), 0);
 232     }
 233
 234     // If in PIC mode, we need to encode the negated address of the
 235     // 'movepctolr' into the unrelocated field.  After relocation, we'll have
 236     // &gv-&movepctolr-4 in the imm field.  Once &movepctolr is added to the imm
 237     // field, we get &gv.  This doesn't happen for branch relocations, which are
 238     // always implicitly pc relative.
 239     if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_ && Reloc != PPC::reloc_pcrel_bx){
 240       assert(MovePCtoLROffset && "MovePCtoLR not seen yet?");
 241       R.setConstantVal(-(intptr_t)MovePCtoLROffset - 4);
 242     }
 243     MCE.addRelocation(R);
 244
 245   } else if (MO.isMBB()) {
 246     unsigned Reloc = 0;
 247     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 248     if (Opcode == PPC::B || Opcode == PPC::BL_Macho ||
 249         Opcode == PPC::BLA_Macho || Opcode == PPC::BL_ELF ||
 250         Opcode == PPC::BLA_ELF)
 251       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 252     else // BCC instruction
 253       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bcx;
 254     MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 255                                                Reloc, MO.getMBB()));
 256   } else {
 257     cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 258     abort();
 259   }
 260
 261   return rv;
 262 }
 263
 264 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"
 265