lib/Target/SparcV9/SparcV9PreSelection.cpp

   1 //===- SparcV9PreSelection.cpp - Specialize LLVM code for SparcV9 ---------===//
   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 defines the PreSelection pass which specializes LLVM code for
  11 // the SparcV9 instruction selector, while remaining in legal portable LLVM
  12 // form and preserving type information and type safety. This is meant to enable
  13 // dataflow optimizations on SparcV9-specific operations such as accesses to
  14 // constants, globals, and array indexing.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #include "SparcV9Internals.h"
  19 #include "llvm/Constants.h"
  20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  21 #include "llvm/iMemory.h"
  22 #include "llvm/iPHINode.h"
  23 #include "llvm/iOther.h"
  24 #include "llvm/Module.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  27 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  31 #include <algorithm>
  32 using namespace llvm;
  33
  34 namespace {
  35
  36   //===--------------------------------------------------------------------===//
  37   // PreSelection Pass - Specialize LLVM code for the SparcV9 instr. selector.
  38   //
  39   class PreSelection : public FunctionPass, public InstVisitor<PreSelection> {
  40     const TargetInstrInfo &instrInfo;
  41
  42   public:
  43     PreSelection(const TargetMachine &T)
  44       : instrInfo(*T.getInstrInfo()) {}
  45
  46     // runOnFunction - apply this pass to each Function
  47     bool runOnFunction(Function &F) {
  48       visit(F);
  49       return true;
  50     }
  51     const char *getPassName() const { return "SparcV9 Instr. Pre-selection"; }
  52
  53     // These methods do the actual work of specializing code
  54     void visitInstruction(Instruction &I);   // common work for every instr.
  55     void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I);
  56     void visitCallInst(CallInst &I);
  57     void visitPHINode(PHINode &PN);
  58
  59     // Helper functions for visiting operands of every instruction
  60     //
  61     // visitOperands() works on every operand in [firstOp, lastOp-1].
  62     // If lastOp==0, lastOp defaults to #operands or #incoming Phi values.
  63     //
  64     // visitOneOperand() does all the work for one operand.
  65     //
  66     void visitOperands(Instruction &I, int firstOp=0);
  67     void visitOneOperand(Instruction &I, Value* Op, unsigned opNum,
  68                          Instruction& insertBefore);
  69   };
  70
  71 #if 0
  72   // Register the pass...
  73   RegisterPass<PreSelection> X("preselect",
  74                                "Specialize LLVM code for a target machine"
  75                                createPreselectionPass);
  76 #endif
  77
  78 }  // end anonymous namespace
  79
  80
  81 //------------------------------------------------------------------------------
  82 // Helper functions used by methods of class PreSelection
  83 //------------------------------------------------------------------------------
  84
  85
  86 // getGlobalAddr(): Put address of a global into a v. register.
  87 static GetElementPtrInst* getGlobalAddr(Value* ptr, Instruction& insertBefore) {
  88
  89   return (isa<GlobalVariable>(ptr))
  90     ? new GetElementPtrInst(ptr,
  91                     std::vector<Value*>(1, ConstantSInt::get(Type::LongTy, 0U)),
  92                     "addrOfGlobal:" + ptr->getName(), &insertBefore)
  93     : NULL;
  94 }
  95
  96 // Wrapper on Constant::classof to use in find_if
  97 inline static bool nonConstant(const Use& U) {
  98   return ! isa<Constant>(U);
  99 }
 100
 101 static Instruction* DecomposeConstantExpr(ConstantExpr* CE,
 102                                           Instruction& insertBefore)
 103 {
 104   Value *getArg1, *getArg2;
 105
 106   switch(CE->getOpcode())
 107     {
 108     case Instruction::Cast:
 109       getArg1 = CE->getOperand(0);
 110       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr>(getArg1))
 111         getArg1 = DecomposeConstantExpr(CEarg, insertBefore);
 112       return new CastInst(getArg1, CE->getType(), "constantCast",&insertBefore);
 113
 114     case Instruction::GetElementPtr:
 115       assert(find_if(CE->op_begin()+1, CE->op_end(),nonConstant) == CE->op_end()
 116              && "All indices in ConstantExpr getelementptr must be constant!");
 117       getArg1 = CE->getOperand(0);
 118       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr>(getArg1))
 119         getArg1 = DecomposeConstantExpr(CEarg, insertBefore);
 120       else if (GetElementPtrInst* gep = getGlobalAddr(getArg1, insertBefore))
 121         getArg1 = gep;
 122       return new GetElementPtrInst(getArg1,
 123                           std::vector<Value*>(CE->op_begin()+1, CE->op_end()),
 124                           "constantGEP:" + getArg1->getName(), &insertBefore);
 125
 126     case Instruction::Select: {
 127       Value *C, *S1, *S2;
 128       C = CE->getOperand (0);
 129       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr> (C))
 130         C = DecomposeConstantExpr (CEarg, insertBefore);
 131       S1 = CE->getOperand (1);
 132       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr> (S1))
 133         S1 = DecomposeConstantExpr (CEarg, insertBefore);
 134       S2 = CE->getOperand (2);
 135       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr> (S2))
 136         S2 = DecomposeConstantExpr (CEarg, insertBefore);
 137       return new SelectInst (C, S1, S2, "constantSelect", &insertBefore);
 138     }
 139
 140     default:                            // must be a binary operator
 141       assert(CE->getOpcode() >= Instruction::BinaryOpsBegin &&
 142              CE->getOpcode() <  Instruction::BinaryOpsEnd &&
 143              "Unhandled opcode in ConstantExpr");
 144       getArg1 = CE->getOperand(0);
 145       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr>(getArg1))
 146         getArg1 = DecomposeConstantExpr(CEarg, insertBefore);
 147       getArg2 = CE->getOperand(1);
 148       if (ConstantExpr* CEarg = dyn_cast<ConstantExpr>(getArg2))
 149         getArg2 = DecomposeConstantExpr(CEarg, insertBefore);
 150       return BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps) CE->getOpcode(),
 151                                     getArg1, getArg2,
 152                                     "constantBinaryOp", &insertBefore);
 153     }
 154 }
 155
 156
 157 //------------------------------------------------------------------------------
 158 // Instruction visitor methods to perform instruction-specific operations
 159 //------------------------------------------------------------------------------
 160 inline void
 161 PreSelection::visitOneOperand(Instruction &I, Value* Op, unsigned opNum,
 162                               Instruction& insertBefore)
 163 {
 164   assert(&insertBefore != NULL && "Must have instruction to insert before.");
 165
 166   if (GetElementPtrInst* gep = getGlobalAddr(Op, insertBefore)) {
 167     I.setOperand(opNum, gep);           // replace global operand
 168     return;                             // nothing more to do for this op.
 169   }
 170
 171   Constant* CV  = dyn_cast<Constant>(Op);
 172   if (CV == NULL)
 173     return;
 174
 175   if (ConstantExpr* CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CV)) {
 176     // load-time constant: factor it out so we optimize as best we can
 177     Instruction* computeConst = DecomposeConstantExpr(CE, insertBefore);
 178     I.setOperand(opNum, computeConst); // replace expr operand with result
 179   } else if (instrInfo.ConstantTypeMustBeLoaded(CV)) {
 180     // load address of constant into a register, then load the constant
 181     // this is now done during instruction selection
 182     // the constant will live in the MachineConstantPool later on
 183   } else if (instrInfo.ConstantMayNotFitInImmedField(CV, &I)) {
 184     // put the constant into a virtual register using a cast
 185     CastInst* castI = new CastInst(CV, CV->getType(), "copyConst",
 186                                    &insertBefore);
 187     I.setOperand(opNum, castI);      // replace operand with copy in v.reg.
 188   }
 189 }
 190
 191 /// visitOperands - transform individual operands of all instructions:
 192 /// -- Load "large" int constants into a virtual register.  What is large
 193 ///    depends on the type of instruction and on the target architecture.
 194 /// -- For any constants that cannot be put in an immediate field,
 195 ///    load address into virtual register first, and then load the constant.
 196 ///
 197 /// firstOp and lastOp can be used to skip leading and trailing operands.
 198 /// If lastOp is 0, it defaults to #operands or #incoming Phi values.
 199 ///
 200 inline void PreSelection::visitOperands(Instruction &I, int firstOp) {
 201   // For any instruction other than PHI, copies go just before the instr.
 202   for (unsigned i = firstOp, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
 203     visitOneOperand(I, I.getOperand(i), i, I);
 204 }
 205
 206
 207 void PreSelection::visitPHINode(PHINode &PN) {
 208   // For a PHI, operand copies must be before the terminator of the
 209   // appropriate predecessor basic block.  Remaining logic is simple
 210   // so just handle PHIs and other instructions separately.
 211   //
 212   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 213     visitOneOperand(PN, PN.getIncomingValue(i),
 214                     PN.getOperandNumForIncomingValue(i),
 215                     *PN.getIncomingBlock(i)->getTerminator());
 216   // do not call visitOperands!
 217 }
 218
 219 // Common work for *all* instructions.  This needs to be called explicitly
 220 // by other visit<InstructionType> functions.
 221 inline void PreSelection::visitInstruction(Instruction &I) {
 222   visitOperands(I);              // Perform operand transformations
 223 }
 224
 225 // GetElementPtr instructions: check if pointer is a global
 226 void PreSelection::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I) {
 227   Instruction* curI = &I;
 228
 229   // The Sparc backend doesn't handle array indexes that are not long types, so
 230   // insert a cast from whatever it is to long, if the sequential type index is
 231   // not a long already.
 232   unsigned Idx = 1;
 233   for (gep_type_iterator TI = gep_type_begin(I), E = gep_type_end(I); TI != E;
 234        ++TI, ++Idx)
 235     if (isa<SequentialType>(*TI) &&
 236         I.getOperand(Idx)->getType() != Type::LongTy) {
 237       Value *Op = I.getOperand(Idx);
 238       if (Op->getType()->isUnsigned())    // Must sign extend!
 239         Op = new CastInst(Op, Op->getType()->getSignedVersion(), "v9", &I);
 240       if (Op->getType() != Type::LongTy)
 241         Op = new CastInst(Op, Type::LongTy, "v9", &I);
 242       I.setOperand(Idx, Op);
 243     }
 244
 245
 246   // Decompose multidimensional array references
 247   if (I.getNumIndices() >= 2) {
 248     // DecomposeArrayRef() replaces I and deletes it, if successful,
 249     // so remember predecessor in order to find the replacement instruction.
 250     // Also remember the basic block in case there is no predecessor.
 251     Instruction* prevI = I.getPrev();
 252     BasicBlock* bb = I.getParent();
 253     if (DecomposeArrayRef(&I))
 254       // first instr. replacing I
 255       curI = cast<GetElementPtrInst>(prevI? prevI->getNext() : &bb->front());
 256   }
 257
 258   // Perform other transformations common to all instructions
 259   visitInstruction(*curI);
 260 }
 261
 262 void PreSelection::visitCallInst(CallInst &I) {
 263   // Tell visitOperands to ignore the function name if this is a direct call.
 264   visitOperands(I, (/*firstOp=*/ I.getCalledFunction()? 1 : 0));
 265 }
 266
 267 /// createPreSelectionPass - Public entry point for the PreSelection pass
 268 ///
 269 FunctionPass* llvm::createPreSelectionPass(const TargetMachine &TM) {
 270   return new PreSelection(TM);
 271 }