lib/Target/PowerPC/PPCRegisterInfo.cpp

   1 //===- PPC32RegisterInfo.cpp - PowerPC32 Register Information ---*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the PowerPC32 implementation of the MRegisterInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "reginfo"
  15 #include "PowerPC.h"
  16 #include "PowerPCInstrBuilder.h"
  17 #include "PPC32RegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Constants.h"
  19 #include "llvm/Type.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28 #include "llvm/Support/Debug.h"
  29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  30 #include <cstdlib>
  31 #include <iostream>
  32 using namespace llvm;
  33
  34 PPC32RegisterInfo::PPC32RegisterInfo()
  35   : PPC32GenRegisterInfo(PPC::ADJCALLSTACKDOWN, PPC::ADJCALLSTACKUP) {
  36   ImmToIdxMap[PPC::LD]   = PPC::LDX;    ImmToIdxMap[PPC::STD]  = PPC::STDX;
  37   ImmToIdxMap[PPC::LBZ]  = PPC::LBZX;   ImmToIdxMap[PPC::STB]  = PPC::STBX;
  38   ImmToIdxMap[PPC::LHZ]  = PPC::LHZX;   ImmToIdxMap[PPC::LHA]  = PPC::LHAX;
  39   ImmToIdxMap[PPC::LWZ]  = PPC::LWZX;   ImmToIdxMap[PPC::LWA]  = PPC::LWAX;
  40   ImmToIdxMap[PPC::LFS]  = PPC::LFSX;   ImmToIdxMap[PPC::LFD]  = PPC::LFDX;
  41   ImmToIdxMap[PPC::STH]  = PPC::STHX;   ImmToIdxMap[PPC::STW]  = PPC::STWX;
  42   ImmToIdxMap[PPC::STFS] = PPC::STFSX;  ImmToIdxMap[PPC::STFD] = PPC::STFDX;
  43   ImmToIdxMap[PPC::ADDI] = PPC::ADD;
  44 }
  45
  46 static const TargetRegisterClass *getClass(unsigned SrcReg) {
  47   if (PPC32::FPRCRegisterClass->contains(SrcReg))
  48     return PPC32::FPRCRegisterClass;
  49   assert(PPC32::GPRCRegisterClass->contains(SrcReg) && "Reg not FPR or GPR");
  50   return PPC32::GPRCRegisterClass;
  51 }
  52
  53 static unsigned getIdx(const TargetRegisterClass *RC) {
  54   if (RC == PPC32::GPRCRegisterClass) {
  55     switch (RC->getSize()) {
  56       default: assert(0 && "Invalid data size!");
  57       case 1:  return 0;
  58       case 2:  return 1;
  59       case 4:  return 2;
  60     }
  61   } else if (RC == PPC32::FPRCRegisterClass) {
  62     switch (RC->getSize()) {
  63       default: assert(0 && "Invalid data size!");
  64       case 4:  return 3;
  65       case 8:  return 4;
  66     }
  67   } else if (RC == PPC32::CRRCRegisterClass) {
  68     switch (RC->getSize()) {
  69       default: assert(0 && "Invalid data size!");
  70       case 4:  return 2;
  71     }
  72   }
  73   std::cerr << "Invalid register class to getIdx()!\n";
  74   abort();
  75 }
  76
  77 void
  78 PPC32RegisterInfo::storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  79                                        MachineBasicBlock::iterator MI,
  80                                        unsigned SrcReg, int FrameIdx) const {
  81   static const unsigned Opcode[] = {
  82     PPC::STB, PPC::STH, PPC::STW, PPC::STFS, PPC::STFD
  83   };
  84   unsigned OC = Opcode[getIdx(getClass(SrcReg))];
  85   if (SrcReg == PPC::LR) {
  86     BuildMI(MBB, MI, PPC::MFLR, 1, PPC::R11);
  87     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 3).addReg(PPC::R11),FrameIdx);
  88   } else if (PPC32::CRRCRegisterClass == getClass(SrcReg)) {
  89     BuildMI(MBB, MI, PPC::MFCR, 0, PPC::R11);
  90     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 3).addReg(PPC::R11),FrameIdx);
  91   } else {
  92     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 3).addReg(SrcReg),FrameIdx);
  93   }
  94 }
  95
  96 void
  97 PPC32RegisterInfo::loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  98                                         MachineBasicBlock::iterator MI,
  99                                         unsigned DestReg, int FrameIdx) const{
 100   static const unsigned Opcode[] = {
 101     PPC::LBZ, PPC::LHZ, PPC::LWZ, PPC::LFS, PPC::LFD
 102   };
 103   unsigned OC = Opcode[getIdx(getClass(DestReg))];
 104   if (DestReg == PPC::LR) {
 105     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 2, PPC::R11), FrameIdx);
 106     BuildMI(MBB, MI, PPC::MTLR, 1).addReg(PPC::R11);
 107   } else if (PPC32::CRRCRegisterClass == getClass(DestReg)) {
 108     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 2, PPC::R11), FrameIdx);
 109     BuildMI(MBB, MI, PPC::MTCRF, 1, DestReg).addReg(PPC::R11);
 110   } else {
 111     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, OC, 2, DestReg), FrameIdx);
 112   }
 113 }
 114
 115 void PPC32RegisterInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
 116                                      MachineBasicBlock::iterator MI,
 117                                      unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
 118                                      const TargetRegisterClass *RC) const {
 119   MachineInstr *I;
 120
 121   if (RC == PPC32::GPRCRegisterClass) {
 122     BuildMI(MBB, MI, PPC::OR, 2, DestReg).addReg(SrcReg).addReg(SrcReg);
 123   } else if (RC == PPC32::FPRCRegisterClass) {
 124     BuildMI(MBB, MI, PPC::FMR, 1, DestReg).addReg(SrcReg);
 125   } else if (RC == PPC32::CRRCRegisterClass) {
 126     BuildMI(MBB, MI, PPC::MCRF, 1, DestReg).addReg(SrcReg);
 127   } else {
 128     std::cerr << "Attempt to copy register that is not GPR or FPR";
 129     abort();
 130   }
 131 }
 132
 133 //===----------------------------------------------------------------------===//
 134 // Stack Frame Processing methods
 135 //===----------------------------------------------------------------------===//
 136
 137 // hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
 138 // pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas or
 139 // if frame pointer elimination is disabled.
 140 //
 141 static bool hasFP(MachineFunction &MF) {
 142   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 143   return MFI->hasVarSizedObjects();
 144 }
 145
 146 void PPC32RegisterInfo::
 147 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 148                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 149   if (hasFP(MF)) {
 150     // If we have a frame pointer, convert as follows:
 151     // ADJCALLSTACKDOWN -> addi, r1, r1, -amount
 152     // ADJCALLSTACKUP   -> addi, r1, r1, amount
 153     MachineInstr *Old = I;
 154     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImmedValue();
 155     if (Amount != 0) {
 156       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 157       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 158       // alignment boundary.
 159       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 160       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 161
 162       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 163       if (Old->getOpcode() == PPC::ADJCALLSTACKDOWN) {
 164         MBB.insert(I, BuildMI(PPC::ADDI, 2, PPC::R1).addReg(PPC::R1)
 165                 .addSImm(-Amount));
 166       } else {
 167         assert(Old->getOpcode() == PPC::ADJCALLSTACKUP);
 168         MBB.insert(I, BuildMI(PPC::ADDI, 2, PPC::R1).addReg(PPC::R1)
 169                 .addSImm(Amount));
 170       }
 171     }
 172   }
 173   MBB.erase(I);
 174 }
 175
 176 void
 177 PPC32RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II) const {
 178   unsigned i = 0;
 179   MachineInstr &MI = *II;
 180   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 181   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 182
 183   while (!MI.getOperand(i).isFrameIndex()) {
 184     ++i;
 185     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 186   }
 187
 188   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getFrameIndex();
 189
 190   // Replace the FrameIndex with base register with GPR1 (SP) or GPR31 (FP).
 191   MI.SetMachineOperandReg(i, hasFP(MF) ? PPC::R31 : PPC::R1);
 192
 193   // Take into account whether it's an add or mem instruction
 194   unsigned OffIdx = (i == 2) ? 1 : 2;
 195
 196   // Now add the frame object offset to the offset from r1.
 197   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 198                MI.getOperand(OffIdx).getImmedValue();
 199
 200   // If we're not using a Frame Pointer that has been set to the value of the
 201   // SP before having the stack size subtracted from it, then add the stack size
 202   // to Offset to get the correct offset.
 203   Offset += MF.getFrameInfo()->getStackSize();
 204
 205   if (Offset > 32767 || Offset < -32768) {
 206     // Insert a set of r0 with the full offset value before the ld, st, or add
 207     MachineBasicBlock *MBB = MI.getParent();
 208     MBB->insert(II, BuildMI(PPC::LIS, 1, PPC::R0).addSImm(Offset >> 16));
 209     MBB->insert(II, BuildMI(PPC::ORI, 2, PPC::R0).addReg(PPC::R0)
 210       .addImm(Offset));
 211     // convert into indexed form of the instruction
 212     // sth 0:rA, 1:imm 2:(rB) ==> sthx 0:rA, 2:rB, 1:r0
 213     // addi 0:rA 1:rB, 2, imm ==> add 0:rA, 1:rB, 2:r0
 214     unsigned NewOpcode = const_cast<std::map<unsigned, unsigned>& >(ImmToIdxMap)[MI.getOpcode()];
 215     assert(NewOpcode && "No indexed form of load or store available!");
 216     MI.setOpcode(NewOpcode);
 217     MI.SetMachineOperandReg(1, MI.getOperand(i).getReg());
 218     MI.SetMachineOperandReg(2, PPC::R0);
 219   } else {
 220     MI.SetMachineOperandConst(OffIdx,MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,Offset);
 221   }
 222 }
 223
 224
 225 void PPC32RegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 226   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();   // Prolog goes in entry BB
 227   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 228   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 229   MachineInstr *MI;
 230
 231   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo
 232   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 233
 234   // If we have calls, we cannot use the red zone to store callee save registers
 235   // and we must set up a stack frame, so calculate the necessary size here.
 236   if (MFI->hasCalls()) {
 237     // We reserve argument space for call sites in the function immediately on
 238     // entry to the current function.  This eliminates the need for add/sub
 239     // brackets around call sites.
 240     NumBytes += MFI->getMaxCallFrameSize();
 241   }
 242
 243   // If we are a leaf function, and use up to 224 bytes of stack space,
 244   // and don't have a frame pointer, then we do not need to adjust the stack
 245   // pointer (we fit in the Red Zone).
 246   if ((NumBytes == 0) || (NumBytes <= 224 && !hasFP(MF) && !MFI->hasCalls())) {
 247     MFI->setStackSize(0);
 248     return;
 249   }
 250
 251   // Add the size of R1 to  NumBytes size for the store of R1 to the bottom
 252   // of the stack and round the size to a multiple of the alignment.
 253   unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 254   unsigned GPRSize = getSpillSize(PPC::R1)/8;
 255   unsigned Size = hasFP(MF) ? GPRSize + GPRSize : GPRSize;
 256   NumBytes = (NumBytes+Size+Align-1)/Align*Align;
 257
 258   // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
 259   MFI->setStackSize(NumBytes);
 260
 261   // Adjust stack pointer: r1 -= numbytes.
 262   if (NumBytes <= 32768) {
 263     MI=BuildMI(PPC::STWU,3).addReg(PPC::R1).addSImm(-NumBytes).addReg(PPC::R1);
 264     MBB.insert(MBBI, MI);
 265   } else {
 266     int NegNumbytes = -NumBytes;
 267     MI = BuildMI(PPC::LIS, 1, PPC::R0).addSImm(NegNumbytes >> 16);
 268     MBB.insert(MBBI, MI);
 269     MI = BuildMI(PPC::ORI, 2, PPC::R0).addReg(PPC::R0)
 270       .addImm(NegNumbytes & 0xFFFF);
 271     MBB.insert(MBBI, MI);
 272     MI = BuildMI(PPC::STWUX, 3).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R0);
 273     MBB.insert(MBBI, MI);
 274   }
 275
 276   if (hasFP(MF)) {
 277     MI = BuildMI(PPC::STW, 3).addReg(PPC::R31).addSImm(GPRSize).addReg(PPC::R1);
 278     MBB.insert(MBBI, MI);
 279     MI = BuildMI(PPC::OR, 2, PPC::R31).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R1);
 280     MBB.insert(MBBI, MI);
 281   }
 282 }
 283
 284 void PPC32RegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 285                                      MachineBasicBlock &MBB) const {
 286   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 287   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
 288   MachineInstr *MI;
 289   assert(MBBI->getOpcode() == PPC::BLR &&
 290          "Can only insert epilog into returning blocks");
 291
 292   // Get the number of bytes allocated from the FrameInfo...
 293   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 294   unsigned GPRSize = getSpillSize(PPC::R31)/8;
 295
 296   if (NumBytes != 0) {
 297     if (hasFP(MF)) {
 298       MI = BuildMI(PPC::LWZ, 2, PPC::R31).addSImm(GPRSize).addReg(PPC::R31);
 299       MBB.insert(MBBI, MI);
 300     }
 301     MI = BuildMI(PPC::LWZ, 2, PPC::R1).addSImm(0).addReg(PPC::R1);
 302     MBB.insert(MBBI, MI);
 303   }
 304 }
 305
 306 #include "PPC32GenRegisterInfo.inc"
 307
 308 const TargetRegisterClass*
 309 PPC32RegisterInfo::getRegClassForType(const Type* Ty) const {
 310   switch (Ty->getTypeID()) {
 311     default:              assert(0 && "Invalid type to getClass!");
 312     case Type::LongTyID:
 313     case Type::ULongTyID: assert(0 && "Long values can't fit in registers!");
 314     case Type::BoolTyID:
 315     case Type::SByteTyID:
 316     case Type::UByteTyID:
 317     case Type::ShortTyID:
 318     case Type::UShortTyID:
 319     case Type::IntTyID:
 320     case Type::UIntTyID:
 321     case Type::PointerTyID: return &GPRCInstance;
 322
 323     case Type::FloatTyID:
 324     case Type::DoubleTyID: return &FPRCInstance;
 325   }
 326 }
 327