lib/Target/PowerPC/PPCRegisterInfo.cpp

   1 //===- PPCRegisterInfo.cpp - PowerPC 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 PowerPC implementation of the TargetRegisterInfo
  11 // class.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "reginfo"
  16 #include "PPC.h"
  17 #include "PPCInstrBuilder.h"
  18 #include "PPCMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "PPCRegisterInfo.h"
  20 #include "PPCFrameLowering.h"
  21 #include "PPCSubtarget.h"
  22 #include "llvm/CallingConv.h"
  23 #include "llvm/Constants.h"
  24 #include "llvm/Function.h"
  25 #include "llvm/Type.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  37 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  38 #include "llvm/Support/Debug.h"
  39 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  40 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  42 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  43 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  44 #include <cstdlib>
  45
  46 #define GET_REGINFO_TARGET_DESC
  47 #include "PPCGenRegisterInfo.inc"
  48
  49 // FIXME (64-bit): Eventually enable by default.
  50 namespace llvm {
  51 cl::opt<bool> EnablePPC32RS("enable-ppc32-regscavenger",
  52                                    cl::init(false),
  53                                    cl::desc("Enable PPC32 register scavenger"),
  54                                    cl::Hidden);
  55 cl::opt<bool> EnablePPC64RS("enable-ppc64-regscavenger",
  56                                    cl::init(false),
  57                                    cl::desc("Enable PPC64 register scavenger"),
  58                                    cl::Hidden);
  59 }
  60
  61 using namespace llvm;
  62
  63 // FIXME (64-bit): Should be inlined.
  64 bool
  65 PPCRegisterInfo::requiresRegisterScavenging(const MachineFunction &) const {
  66   return ((EnablePPC32RS && !Subtarget.isPPC64()) ||
  67           (EnablePPC64RS && Subtarget.isPPC64()));
  68 }
  69
  70 PPCRegisterInfo::PPCRegisterInfo(const PPCSubtarget &ST,
  71                                  const TargetInstrInfo &tii)
  72   : PPCGenRegisterInfo(ST.isPPC64() ? PPC::LR8 : PPC::LR,
  73                        ST.isPPC64() ? 0 : 1,
  74                        ST.isPPC64() ? 0 : 1),
  75     Subtarget(ST), TII(tii) {
  76   ImmToIdxMap[PPC::LD]   = PPC::LDX;    ImmToIdxMap[PPC::STD]  = PPC::STDX;
  77   ImmToIdxMap[PPC::LBZ]  = PPC::LBZX;   ImmToIdxMap[PPC::STB]  = PPC::STBX;
  78   ImmToIdxMap[PPC::LHZ]  = PPC::LHZX;   ImmToIdxMap[PPC::LHA]  = PPC::LHAX;
  79   ImmToIdxMap[PPC::LWZ]  = PPC::LWZX;   ImmToIdxMap[PPC::LWA]  = PPC::LWAX;
  80   ImmToIdxMap[PPC::LFS]  = PPC::LFSX;   ImmToIdxMap[PPC::LFD]  = PPC::LFDX;
  81   ImmToIdxMap[PPC::STH]  = PPC::STHX;   ImmToIdxMap[PPC::STW]  = PPC::STWX;
  82   ImmToIdxMap[PPC::STFS] = PPC::STFSX;  ImmToIdxMap[PPC::STFD] = PPC::STFDX;
  83   ImmToIdxMap[PPC::ADDI] = PPC::ADD4;
  84
  85   // 64-bit
  86   ImmToIdxMap[PPC::LHA8] = PPC::LHAX8; ImmToIdxMap[PPC::LBZ8] = PPC::LBZX8;
  87   ImmToIdxMap[PPC::LHZ8] = PPC::LHZX8; ImmToIdxMap[PPC::LWZ8] = PPC::LWZX8;
  88   ImmToIdxMap[PPC::STB8] = PPC::STBX8; ImmToIdxMap[PPC::STH8] = PPC::STHX8;
  89   ImmToIdxMap[PPC::STW8] = PPC::STWX8; ImmToIdxMap[PPC::STDU] = PPC::STDUX;
  90   ImmToIdxMap[PPC::ADDI8] = PPC::ADD8; ImmToIdxMap[PPC::STD_32] = PPC::STDX_32;
  91 }
  92
  93 /// getPointerRegClass - Return the register class to use to hold pointers.
  94 /// This is used for addressing modes.
  95 const TargetRegisterClass *
  96 PPCRegisterInfo::getPointerRegClass(unsigned Kind) const {
  97   if (Subtarget.isPPC64())
  98     return &PPC::G8RCRegClass;
  99   return &PPC::GPRCRegClass;
 100 }
 101
 102 const unsigned*
 103 PPCRegisterInfo::getCalleeSavedRegs(const MachineFunction *MF) const {
 104   // 32-bit Darwin calling convention.
 105   static const unsigned Darwin32_CalleeSavedRegs[] = {
 106               PPC::R13, PPC::R14, PPC::R15,
 107     PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
 108     PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
 109     PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
 110     PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31,
 111
 112     PPC::F14, PPC::F15, PPC::F16, PPC::F17,
 113     PPC::F18, PPC::F19, PPC::F20, PPC::F21,
 114     PPC::F22, PPC::F23, PPC::F24, PPC::F25,
 115     PPC::F26, PPC::F27, PPC::F28, PPC::F29,
 116     PPC::F30, PPC::F31,
 117
 118     PPC::CR2, PPC::CR3, PPC::CR4,
 119     PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
 120     PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
 121     PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31,
 122
 123     PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
 124     PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
 125     PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
 126
 127     PPC::LR,  0
 128   };
 129
 130   // 32-bit SVR4 calling convention.
 131   static const unsigned SVR4_CalleeSavedRegs[] = {
 132                         PPC::R14, PPC::R15,
 133     PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
 134     PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
 135     PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
 136     PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31,
 137
 138     PPC::F14, PPC::F15, PPC::F16, PPC::F17,
 139     PPC::F18, PPC::F19, PPC::F20, PPC::F21,
 140     PPC::F22, PPC::F23, PPC::F24, PPC::F25,
 141     PPC::F26, PPC::F27, PPC::F28, PPC::F29,
 142     PPC::F30, PPC::F31,
 143
 144     PPC::CR2, PPC::CR3, PPC::CR4,
 145
 146     PPC::VRSAVE,
 147
 148     PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
 149     PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
 150     PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31,
 151
 152     PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
 153     PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
 154     PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
 155
 156     0
 157   };
 158   // 64-bit Darwin calling convention.
 159   static const unsigned Darwin64_CalleeSavedRegs[] = {
 160     PPC::X14, PPC::X15,
 161     PPC::X16, PPC::X17, PPC::X18, PPC::X19,
 162     PPC::X20, PPC::X21, PPC::X22, PPC::X23,
 163     PPC::X24, PPC::X25, PPC::X26, PPC::X27,
 164     PPC::X28, PPC::X29, PPC::X30, PPC::X31,
 165
 166     PPC::F14, PPC::F15, PPC::F16, PPC::F17,
 167     PPC::F18, PPC::F19, PPC::F20, PPC::F21,
 168     PPC::F22, PPC::F23, PPC::F24, PPC::F25,
 169     PPC::F26, PPC::F27, PPC::F28, PPC::F29,
 170     PPC::F30, PPC::F31,
 171
 172     PPC::CR2, PPC::CR3, PPC::CR4,
 173     PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
 174     PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
 175     PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31,
 176
 177     PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
 178     PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
 179     PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
 180
 181     PPC::LR8,  0
 182   };
 183
 184   // 64-bit SVR4 calling convention.
 185   static const unsigned SVR4_64_CalleeSavedRegs[] = {
 186     PPC::X14, PPC::X15,
 187     PPC::X16, PPC::X17, PPC::X18, PPC::X19,
 188     PPC::X20, PPC::X21, PPC::X22, PPC::X23,
 189     PPC::X24, PPC::X25, PPC::X26, PPC::X27,
 190     PPC::X28, PPC::X29, PPC::X30, PPC::X31,
 191
 192     PPC::F14, PPC::F15, PPC::F16, PPC::F17,
 193     PPC::F18, PPC::F19, PPC::F20, PPC::F21,
 194     PPC::F22, PPC::F23, PPC::F24, PPC::F25,
 195     PPC::F26, PPC::F27, PPC::F28, PPC::F29,
 196     PPC::F30, PPC::F31,
 197
 198     PPC::CR2, PPC::CR3, PPC::CR4,
 199
 200     PPC::VRSAVE,
 201
 202     PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
 203     PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
 204     PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31,
 205
 206     PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
 207     PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
 208     PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
 209
 210     0
 211   };
 212
 213   if (Subtarget.isDarwinABI())
 214     return Subtarget.isPPC64() ? Darwin64_CalleeSavedRegs :
 215                                  Darwin32_CalleeSavedRegs;
 216
 217   return Subtarget.isPPC64() ? SVR4_64_CalleeSavedRegs : SVR4_CalleeSavedRegs;
 218 }
 219
 220 BitVector PPCRegisterInfo::getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
 221   BitVector Reserved(getNumRegs());
 222   const PPCFrameLowering *PPCFI =
 223     static_cast<const PPCFrameLowering*>(MF.getTarget().getFrameLowering());
 224
 225   Reserved.set(PPC::R0);
 226   Reserved.set(PPC::R1);
 227   Reserved.set(PPC::LR);
 228   Reserved.set(PPC::LR8);
 229   Reserved.set(PPC::RM);
 230
 231   // The SVR4 ABI reserves r2 and r13
 232   if (Subtarget.isSVR4ABI()) {
 233     Reserved.set(PPC::R2);  // System-reserved register
 234     Reserved.set(PPC::R13); // Small Data Area pointer register
 235   }
 236   // Reserve R2 on Darwin to hack around the problem of save/restore of CR
 237   // when the stack frame is too big to address directly; we need two regs.
 238   // This is a hack.
 239   if (Subtarget.isDarwinABI()) {
 240     Reserved.set(PPC::R2);
 241   }
 242
 243   // On PPC64, r13 is the thread pointer. Never allocate this register.
 244   // Note that this is over conservative, as it also prevents allocation of R31
 245   // when the FP is not needed.
 246   if (Subtarget.isPPC64()) {
 247     Reserved.set(PPC::R13);
 248     Reserved.set(PPC::R31);
 249
 250     if (!requiresRegisterScavenging(MF))
 251       Reserved.set(PPC::R0);    // FIXME (64-bit): Remove
 252
 253     Reserved.set(PPC::X0);
 254     Reserved.set(PPC::X1);
 255     Reserved.set(PPC::X13);
 256     Reserved.set(PPC::X31);
 257
 258     // The 64-bit SVR4 ABI reserves r2 for the TOC pointer.
 259     if (Subtarget.isSVR4ABI()) {
 260       Reserved.set(PPC::X2);
 261     }
 262     // Reserve R2 on Darwin to hack around the problem of save/restore of CR
 263     // when the stack frame is too big to address directly; we need two regs.
 264     // This is a hack.
 265     if (Subtarget.isDarwinABI()) {
 266       Reserved.set(PPC::X2);
 267     }
 268   }
 269
 270   if (PPCFI->needsFP(MF))
 271     Reserved.set(PPC::R31);
 272
 273   return Reserved;
 274 }
 275
 276 unsigned
 277 PPCRegisterInfo::getRegPressureLimit(const TargetRegisterClass *RC,
 278                                          MachineFunction &MF) const {
 279   const TargetFrameLowering *TFI = MF.getTarget().getFrameLowering();
 280   const unsigned DefaultSafety = 1;
 281
 282   switch (RC->getID()) {
 283   default:
 284     return 0;
 285   case PPC::G8RCRegClassID:
 286   case PPC::GPRCRegClassID: {
 287     unsigned FP = TFI->hasFP(MF) ? 1 : 0;
 288     return 32 - FP - DefaultSafety;
 289   }
 290   case PPC::F8RCRegClassID:
 291   case PPC::F4RCRegClassID:
 292   case PPC::VRRCRegClassID:
 293     return 32 - DefaultSafety;
 294   }
 295 }
 296
 297 //===----------------------------------------------------------------------===//
 298 // Stack Frame Processing methods
 299 //===----------------------------------------------------------------------===//
 300
 301 void PPCRegisterInfo::
 302 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 303                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 304   if (MF.getTarget().Options.GuaranteedTailCallOpt &&
 305       I->getOpcode() == PPC::ADJCALLSTACKUP) {
 306     // Add (actually subtract) back the amount the callee popped on return.
 307     if (int CalleeAmt =  I->getOperand(1).getImm()) {
 308       bool is64Bit = Subtarget.isPPC64();
 309       CalleeAmt *= -1;
 310       unsigned StackReg = is64Bit ? PPC::X1 : PPC::R1;
 311       unsigned TmpReg = is64Bit ? PPC::X0 : PPC::R0;
 312       unsigned ADDIInstr = is64Bit ? PPC::ADDI8 : PPC::ADDI;
 313       unsigned ADDInstr = is64Bit ? PPC::ADD8 : PPC::ADD4;
 314       unsigned LISInstr = is64Bit ? PPC::LIS8 : PPC::LIS;
 315       unsigned ORIInstr = is64Bit ? PPC::ORI8 : PPC::ORI;
 316       MachineInstr *MI = I;
 317       DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 318
 319       if (isInt<16>(CalleeAmt)) {
 320         BuildMI(MBB, I, dl, TII.get(ADDIInstr), StackReg).addReg(StackReg).
 321           addImm(CalleeAmt);
 322       } else {
 323         MachineBasicBlock::iterator MBBI = I;
 324         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(LISInstr), TmpReg)
 325           .addImm(CalleeAmt >> 16);
 326         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ORIInstr), TmpReg)
 327           .addReg(TmpReg, RegState::Kill)
 328           .addImm(CalleeAmt & 0xFFFF);
 329         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDInstr))
 330           .addReg(StackReg)
 331           .addReg(StackReg)
 332           .addReg(TmpReg);
 333       }
 334     }
 335   }
 336   // Simply discard ADJCALLSTACKDOWN, ADJCALLSTACKUP instructions.
 337   MBB.erase(I);
 338 }
 339
 340 /// findScratchRegister - Find a 'free' PPC register. Try for a call-clobbered
 341 /// register first and then a spilled callee-saved register if that fails.
 342 static
 343 unsigned findScratchRegister(MachineBasicBlock::iterator II, RegScavenger *RS,
 344                              const TargetRegisterClass *RC, int SPAdj) {
 345   assert(RS && "Register scavenging must be on");
 346   unsigned Reg = RS->FindUnusedReg(RC);
 347   // FIXME: move ARM callee-saved reg scan to target independent code, then
 348   // search for already spilled CS register here.
 349   if (Reg == 0)
 350     Reg = RS->scavengeRegister(RC, II, SPAdj);
 351   return Reg;
 352 }
 353
 354 /// lowerDynamicAlloc - Generate the code for allocating an object in the
 355 /// current frame.  The sequence of code with be in the general form
 356 ///
 357 ///   addi   R0, SP, \#frameSize ; get the address of the previous frame
 358 ///   stwxu  R0, SP, Rnegsize   ; add and update the SP with the negated size
 359 ///   addi   Rnew, SP, \#maxCalFrameSize ; get the top of the allocation
 360 ///
 361 void PPCRegisterInfo::lowerDynamicAlloc(MachineBasicBlock::iterator II,
 362                                         int SPAdj, RegScavenger *RS) const {
 363   // Get the instruction.
 364   MachineInstr &MI = *II;
 365   // Get the instruction's basic block.
 366   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 367   // Get the basic block's function.
 368   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 369   // Get the frame info.
 370   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 371   // Determine whether 64-bit pointers are used.
 372   bool LP64 = Subtarget.isPPC64();
 373   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 374
 375   // Get the maximum call stack size.
 376   unsigned maxCallFrameSize = MFI->getMaxCallFrameSize();
 377   // Get the total frame size.
 378   unsigned FrameSize = MFI->getStackSize();
 379
 380   // Get stack alignments.
 381   unsigned TargetAlign = MF.getTarget().getFrameLowering()->getStackAlignment();
 382   unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
 383   if (MaxAlign > TargetAlign)
 384     report_fatal_error("Dynamic alloca with large aligns not supported");
 385
 386   // Determine the previous frame's address.  If FrameSize can't be
 387   // represented as 16 bits or we need special alignment, then we load the
 388   // previous frame's address from 0(SP).  Why not do an addis of the hi?
 389   // Because R0 is our only safe tmp register and addi/addis treat R0 as zero.
 390   // Constructing the constant and adding would take 3 instructions.
 391   // Fortunately, a frame greater than 32K is rare.
 392   const TargetRegisterClass *G8RC = &PPC::G8RCRegClass;
 393   const TargetRegisterClass *GPRC = &PPC::GPRCRegClass;
 394   const TargetRegisterClass *RC = LP64 ? G8RC : GPRC;
 395
 396   // FIXME (64-bit): Use "findScratchRegister"
 397   unsigned Reg;
 398   if (requiresRegisterScavenging(MF))
 399     Reg = findScratchRegister(II, RS, RC, SPAdj);
 400   else
 401     Reg = PPC::R0;
 402
 403   if (MaxAlign < TargetAlign && isInt<16>(FrameSize)) {
 404     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), Reg)
 405       .addReg(PPC::R31)
 406       .addImm(FrameSize);
 407   } else if (LP64) {
 408     if (requiresRegisterScavenging(MF)) // FIXME (64-bit): Use "true" part.
 409       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LD), Reg)
 410         .addImm(0)
 411         .addReg(PPC::X1);
 412     else
 413       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LD), PPC::X0)
 414         .addImm(0)
 415         .addReg(PPC::X1);
 416   } else {
 417     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LWZ), Reg)
 418       .addImm(0)
 419       .addReg(PPC::R1);
 420   }
 421
 422   // Grow the stack and update the stack pointer link, then determine the
 423   // address of new allocated space.
 424   if (LP64) {
 425     if (requiresRegisterScavenging(MF)) // FIXME (64-bit): Use "true" part.
 426       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::STDUX))
 427         .addReg(Reg, RegState::Kill)
 428         .addReg(PPC::X1)
 429         .addReg(MI.getOperand(1).getReg());
 430     else
 431       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::STDUX))
 432         .addReg(PPC::X0, RegState::Kill)
 433         .addReg(PPC::X1)
 434         .addReg(MI.getOperand(1).getReg());
 435
 436     if (!MI.getOperand(1).isKill())
 437       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI8), MI.getOperand(0).getReg())
 438         .addReg(PPC::X1)
 439         .addImm(maxCallFrameSize);
 440     else
 441       // Implicitly kill the register.
 442       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI8), MI.getOperand(0).getReg())
 443         .addReg(PPC::X1)
 444         .addImm(maxCallFrameSize)
 445         .addReg(MI.getOperand(1).getReg(), RegState::ImplicitKill);
 446   } else {
 447     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::STWUX))
 448       .addReg(Reg, RegState::Kill)
 449       .addReg(PPC::R1)
 450       .addReg(MI.getOperand(1).getReg());
 451
 452     if (!MI.getOperand(1).isKill())
 453       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), MI.getOperand(0).getReg())
 454         .addReg(PPC::R1)
 455         .addImm(maxCallFrameSize);
 456     else
 457       // Implicitly kill the register.
 458       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), MI.getOperand(0).getReg())
 459         .addReg(PPC::R1)
 460         .addImm(maxCallFrameSize)
 461         .addReg(MI.getOperand(1).getReg(), RegState::ImplicitKill);
 462   }
 463
 464   // Discard the DYNALLOC instruction.
 465   MBB.erase(II);
 466 }
 467
 468 /// lowerCRSpilling - Generate the code for spilling a CR register. Instead of
 469 /// reserving a whole register (R0), we scrounge for one here. This generates
 470 /// code like this:
 471 ///
 472 ///   mfcr rA                  ; Move the conditional register into GPR rA.
 473 ///   rlwinm rA, rA, SB, 0, 31 ; Shift the bits left so they are in CR0's slot.
 474 ///   stw rA, FI               ; Store rA to the frame.
 475 ///
 476 void PPCRegisterInfo::lowerCRSpilling(MachineBasicBlock::iterator II,
 477                                       unsigned FrameIndex, int SPAdj,
 478                                       RegScavenger *RS) const {
 479   // Get the instruction.
 480   MachineInstr &MI = *II;       // ; SPILL_CR <SrcReg>, <offset>, <FI>
 481   // Get the instruction's basic block.
 482   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 483   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 484
 485   const TargetRegisterClass *G8RC = &PPC::G8RCRegClass;
 486   const TargetRegisterClass *GPRC = &PPC::GPRCRegClass;
 487   const TargetRegisterClass *RC = Subtarget.isPPC64() ? G8RC : GPRC;
 488   unsigned Reg = findScratchRegister(II, RS, RC, SPAdj);
 489   unsigned SrcReg = MI.getOperand(0).getReg();
 490   bool LP64 = Subtarget.isPPC64();
 491
 492   // We need to store the CR in the low 4-bits of the saved value. First, issue
 493   // an MFCRpsued to save all of the CRBits and, if needed, kill the SrcReg.
 494   BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::MFCRpseud), Reg)
 495           .addReg(SrcReg, getKillRegState(MI.getOperand(0).isKill()));
 496
 497   // If the saved register wasn't CR0, shift the bits left so that they are in
 498   // CR0's slot.
 499   if (SrcReg != PPC::CR0)
 500     // rlwinm rA, rA, ShiftBits, 0, 31.
 501     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::RLWINM), Reg)
 502       .addReg(Reg, RegState::Kill)
 503       .addImm(getPPCRegisterNumbering(SrcReg) * 4)
 504       .addImm(0)
 505       .addImm(31);
 506
 507   addFrameReference(BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::STW8 : PPC::STW))
 508                     .addReg(Reg, getKillRegState(MI.getOperand(1).getImm())),
 509                     FrameIndex);
 510
 511   // Discard the pseudo instruction.
 512   MBB.erase(II);
 513 }
 514
 515 void
 516 PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 517                                      int SPAdj, RegScavenger *RS) const {
 518   assert(SPAdj == 0 && "Unexpected");
 519
 520   // Get the instruction.
 521   MachineInstr &MI = *II;
 522   // Get the instruction's basic block.
 523   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 524   // Get the basic block's function.
 525   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 526   // Get the frame info.
 527   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 528   const TargetFrameLowering *TFI = MF.getTarget().getFrameLowering();
 529   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 530
 531   // Find out which operand is the frame index.
 532   unsigned FIOperandNo = 0;
 533   while (!MI.getOperand(FIOperandNo).isFI()) {
 534     ++FIOperandNo;
 535     assert(FIOperandNo != MI.getNumOperands() &&
 536            "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 537   }
 538   // Take into account whether it's an add or mem instruction
 539   unsigned OffsetOperandNo = (FIOperandNo == 2) ? 1 : 2;
 540   if (MI.isInlineAsm())
 541     OffsetOperandNo = FIOperandNo-1;
 542
 543   // Get the frame index.
 544   int FrameIndex = MI.getOperand(FIOperandNo).getIndex();
 545
 546   // Get the frame pointer save index.  Users of this index are primarily
 547   // DYNALLOC instructions.
 548   PPCFunctionInfo *FI = MF.getInfo<PPCFunctionInfo>();
 549   int FPSI = FI->getFramePointerSaveIndex();
 550   // Get the instruction opcode.
 551   unsigned OpC = MI.getOpcode();
 552
 553   // Special case for dynamic alloca.
 554   if (FPSI && FrameIndex == FPSI &&
 555       (OpC == PPC::DYNALLOC || OpC == PPC::DYNALLOC8)) {
 556     lowerDynamicAlloc(II, SPAdj, RS);
 557     return;
 558   }
 559
 560   // Special case for pseudo-op SPILL_CR.
 561   if (requiresRegisterScavenging(MF)) // FIXME (64-bit): Enable by default.
 562     if (OpC == PPC::SPILL_CR) {
 563       lowerCRSpilling(II, FrameIndex, SPAdj, RS);
 564       return;
 565     }
 566
 567   // Replace the FrameIndex with base register with GPR1 (SP) or GPR31 (FP).
 568   MI.getOperand(FIOperandNo).ChangeToRegister(TFI->hasFP(MF) ?
 569                                               PPC::R31 : PPC::R1,
 570                                               false);
 571
 572   // Figure out if the offset in the instruction is shifted right two bits. This
 573   // is true for instructions like "STD", which the machine implicitly adds two
 574   // low zeros to.
 575   bool isIXAddr = false;
 576   switch (OpC) {
 577   case PPC::LWA:
 578   case PPC::LD:
 579   case PPC::STD:
 580   case PPC::STD_32:
 581     isIXAddr = true;
 582     break;
 583   }
 584
 585   // Now add the frame object offset to the offset from r1.
 586   int Offset = MFI->getObjectOffset(FrameIndex);
 587   if (!isIXAddr)
 588     Offset += MI.getOperand(OffsetOperandNo).getImm();
 589   else
 590     Offset += MI.getOperand(OffsetOperandNo).getImm() << 2;
 591
 592   // If we're not using a Frame Pointer that has been set to the value of the
 593   // SP before having the stack size subtracted from it, then add the stack size
 594   // to Offset to get the correct offset.
 595   // Naked functions have stack size 0, although getStackSize may not reflect that
 596   // because we didn't call all the pieces that compute it for naked functions.
 597   if (!MF.getFunction()->hasFnAttr(Attribute::Naked))
 598     Offset += MFI->getStackSize();
 599
 600   // If we can, encode the offset directly into the instruction.  If this is a
 601   // normal PPC "ri" instruction, any 16-bit value can be safely encoded.  If
 602   // this is a PPC64 "ix" instruction, only a 16-bit value with the low two bits
 603   // clear can be encoded.  This is extremely uncommon, because normally you
 604   // only "std" to a stack slot that is at least 4-byte aligned, but it can
 605   // happen in invalid code.
 606   if (isInt<16>(Offset) && (!isIXAddr || (Offset & 3) == 0)) {
 607     if (isIXAddr)
 608       Offset >>= 2;    // The actual encoded value has the low two bits zero.
 609     MI.getOperand(OffsetOperandNo).ChangeToImmediate(Offset);
 610     return;
 611   }
 612
 613   // The offset doesn't fit into a single register, scavenge one to build the
 614   // offset in.
 615   // FIXME: figure out what SPAdj is doing here.
 616
 617   // FIXME (64-bit): Use "findScratchRegister".
 618   unsigned SReg;
 619   if (requiresRegisterScavenging(MF))
 620     SReg = findScratchRegister(II, RS, &PPC::GPRCRegClass, SPAdj);
 621   else
 622     SReg = PPC::R0;
 623
 624   // Insert a set of rA with the full offset value before the ld, st, or add
 625   BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LIS), SReg)
 626     .addImm(Offset >> 16);
 627   BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ORI), SReg)
 628     .addReg(SReg, RegState::Kill)
 629     .addImm(Offset);
 630
 631   // Convert into indexed form of the instruction:
 632   //
 633   //   sth 0:rA, 1:imm 2:(rB) ==> sthx 0:rA, 2:rB, 1:r0
 634   //   addi 0:rA 1:rB, 2, imm ==> add 0:rA, 1:rB, 2:r0
 635   unsigned OperandBase;
 636
 637   if (OpC != TargetOpcode::INLINEASM) {
 638     assert(ImmToIdxMap.count(OpC) &&
 639            "No indexed form of load or store available!");
 640     unsigned NewOpcode = ImmToIdxMap.find(OpC)->second;
 641     MI.setDesc(TII.get(NewOpcode));
 642     OperandBase = 1;
 643   } else {
 644     OperandBase = OffsetOperandNo;
 645   }
 646
 647   unsigned StackReg = MI.getOperand(FIOperandNo).getReg();
 648   MI.getOperand(OperandBase).ChangeToRegister(StackReg, false);
 649   MI.getOperand(OperandBase + 1).ChangeToRegister(SReg, false);
 650 }
 651
 652 unsigned PPCRegisterInfo::getFrameRegister(const MachineFunction &MF) const {
 653   const TargetFrameLowering *TFI = MF.getTarget().getFrameLowering();
 654
 655   if (!Subtarget.isPPC64())
 656     return TFI->hasFP(MF) ? PPC::R31 : PPC::R1;
 657   else
 658     return TFI->hasFP(MF) ? PPC::X31 : PPC::X1;
 659 }
 660
 661 unsigned PPCRegisterInfo::getEHExceptionRegister() const {
 662   return !Subtarget.isPPC64() ? PPC::R3 : PPC::X3;
 663 }
 664
 665 unsigned PPCRegisterInfo::getEHHandlerRegister() const {
 666   return !Subtarget.isPPC64() ? PPC::R4 : PPC::X4;
 667 }