[SystemZ] Rename subregs and add subreg_h32
[oota-llvm.git] / lib / Target / SystemZ / SystemZISelDAGToDAG.cpp
1 //===-- SystemZISelDAGToDAG.cpp - A dag to dag inst selector for SystemZ --===//
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 an instruction selector for the SystemZ target.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "SystemZTargetMachine.h"
15 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
16 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
17 #include "llvm/Support/Debug.h"
18 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
19
20 using namespace llvm;
21
22 namespace {
23 // Used to build addressing modes.
24 struct SystemZAddressingMode {
25   // The shape of the address.
26   enum AddrForm {
27     // base+displacement
28     FormBD,
29
30     // base+displacement+index for load and store operands
31     FormBDXNormal,
32
33     // base+displacement+index for load address operands
34     FormBDXLA,
35
36     // base+displacement+index+ADJDYNALLOC
37     FormBDXDynAlloc
38   };
39   AddrForm Form;
40
41   // The type of displacement.  The enum names here correspond directly
42   // to the definitions in SystemZOperand.td.  We could split them into
43   // flags -- single/pair, 128-bit, etc. -- but it hardly seems worth it.
44   enum DispRange {
45     Disp12Only,
46     Disp12Pair,
47     Disp20Only,
48     Disp20Only128,
49     Disp20Pair
50   };
51   DispRange DR;
52
53   // The parts of the address.  The address is equivalent to:
54   //
55   //     Base + Disp + Index + (IncludesDynAlloc ? ADJDYNALLOC : 0)
56   SDValue Base;
57   int64_t Disp;
58   SDValue Index;
59   bool IncludesDynAlloc;
60
61   SystemZAddressingMode(AddrForm form, DispRange dr)
62     : Form(form), DR(dr), Base(), Disp(0), Index(),
63       IncludesDynAlloc(false) {}
64
65   // True if the address can have an index register.
66   bool hasIndexField() { return Form != FormBD; }
67
68   // True if the address can (and must) include ADJDYNALLOC.
69   bool isDynAlloc() { return Form == FormBDXDynAlloc; }
70
71   void dump() {
72     errs() << "SystemZAddressingMode " << this << '\n';
73
74     errs() << " Base ";
75     if (Base.getNode() != 0)
76       Base.getNode()->dump();
77     else
78       errs() << "null\n";
79
80     if (hasIndexField()) {
81       errs() << " Index ";
82       if (Index.getNode() != 0)
83         Index.getNode()->dump();
84       else
85         errs() << "null\n";
86     }
87
88     errs() << " Disp " << Disp;
89     if (IncludesDynAlloc)
90       errs() << " + ADJDYNALLOC";
91     errs() << '\n';
92   }
93 };
94
95 // Return a mask with Count low bits set.
96 static uint64_t allOnes(unsigned int Count) {
97   return Count == 0 ? 0 : (uint64_t(1) << (Count - 1) << 1) - 1;
98 }
99
100 // Represents operands 2 to 5 of the ROTATE AND ... SELECTED BITS operation
101 // given by Opcode.  The operands are: Input (R2), Start (I3), End (I4) and
102 // Rotate (I5).  The combined operand value is effectively:
103 //
104 //   (or (rotl Input, Rotate), ~Mask)
105 //
106 // for RNSBG and:
107 //
108 //   (and (rotl Input, Rotate), Mask)
109 //
110 // otherwise.  The value has BitSize bits.
111 struct RxSBGOperands {
112   RxSBGOperands(unsigned Op, SDValue N)
113     : Opcode(Op), BitSize(N.getValueType().getSizeInBits()),
114       Mask(allOnes(BitSize)), Input(N), Start(64 - BitSize), End(63),
115       Rotate(0) {}
116
117   unsigned Opcode;
118   unsigned BitSize;
119   uint64_t Mask;
120   SDValue Input;
121   unsigned Start;
122   unsigned End;
123   unsigned Rotate;
124 };
125
126 class SystemZDAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
127   const SystemZTargetLowering &Lowering;
128   const SystemZSubtarget &Subtarget;
129
130   // Used by SystemZOperands.td to create integer constants.
131   inline SDValue getImm(const SDNode *Node, uint64_t Imm) const {
132     return CurDAG->getTargetConstant(Imm, Node->getValueType(0));
133   }
134
135   const SystemZTargetMachine &getTargetMachine() const {
136     return static_cast<const SystemZTargetMachine &>(TM);
137   }
138
139   const SystemZInstrInfo *getInstrInfo() const {
140     return getTargetMachine().getInstrInfo();
141   }
142
143   // Try to fold more of the base or index of AM into AM, where IsBase
144   // selects between the base and index.
145   bool expandAddress(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase) const;
146
147   // Try to describe N in AM, returning true on success.
148   bool selectAddress(SDValue N, SystemZAddressingMode &AM) const;
149
150   // Extract individual target operands from matched address AM.
151   void getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM, EVT VT,
152                           SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
153   void getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM, EVT VT,
154                           SDValue &Base, SDValue &Disp, SDValue &Index) const;
155
156   // Try to match Addr as a FormBD address with displacement type DR.
157   // Return true on success, storing the base and displacement in
158   // Base and Disp respectively.
159   bool selectBDAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
160                     SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
161
162   // Try to match Addr as a FormBDX address with displacement type DR.
163   // Return true on success and if the result had no index.  Store the
164   // base and displacement in Base and Disp respectively.
165   bool selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
166                      SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
167
168   // Try to match Addr as a FormBDX* address of form Form with
169   // displacement type DR.  Return true on success, storing the base,
170   // displacement and index in Base, Disp and Index respectively.
171   bool selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::AddrForm Form,
172                      SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
173                      SDValue &Base, SDValue &Disp, SDValue &Index) const;
174
175   // PC-relative address matching routines used by SystemZOperands.td.
176   bool selectPCRelAddress(SDValue Addr, SDValue &Target) const {
177     if (SystemZISD::isPCREL(Addr.getOpcode())) {
178       Target = Addr.getOperand(0);
179       return true;
180     }
181     return false;
182   }
183
184   // BD matching routines used by SystemZOperands.td.
185   bool selectBDAddr12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
186     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Only, Addr, Base, Disp);
187   }
188   bool selectBDAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
189     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Pair, Addr, Base, Disp);
190   }
191   bool selectBDAddr20Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
192     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Only, Addr, Base, Disp);
193   }
194   bool selectBDAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
195     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Pair, Addr, Base, Disp);
196   }
197
198   // MVI matching routines used by SystemZOperands.td.
199   bool selectMVIAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
200     return selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Pair, Addr, Base, Disp);
201   }
202   bool selectMVIAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
203     return selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Pair, Addr, Base, Disp);
204   }
205
206   // BDX matching routines used by SystemZOperands.td.
207   bool selectBDXAddr12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
208                            SDValue &Index) const {
209     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
210                          SystemZAddressingMode::Disp12Only,
211                          Addr, Base, Disp, Index);
212   }
213   bool selectBDXAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
214                            SDValue &Index) const {
215     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
216                          SystemZAddressingMode::Disp12Pair,
217                          Addr, Base, Disp, Index);
218   }
219   bool selectDynAlloc12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
220                             SDValue &Index) const {
221     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXDynAlloc,
222                          SystemZAddressingMode::Disp12Only,
223                          Addr, Base, Disp, Index);
224   }
225   bool selectBDXAddr20Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
226                            SDValue &Index) const {
227     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
228                          SystemZAddressingMode::Disp20Only,
229                          Addr, Base, Disp, Index);
230   }
231   bool selectBDXAddr20Only128(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
232                               SDValue &Index) const {
233     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
234                          SystemZAddressingMode::Disp20Only128,
235                          Addr, Base, Disp, Index);
236   }
237   bool selectBDXAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
238                            SDValue &Index) const {
239     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
240                          SystemZAddressingMode::Disp20Pair,
241                          Addr, Base, Disp, Index);
242   }
243   bool selectLAAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
244                           SDValue &Index) const {
245     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXLA,
246                          SystemZAddressingMode::Disp12Pair,
247                          Addr, Base, Disp, Index);
248   }
249   bool selectLAAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
250                           SDValue &Index) const {
251     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXLA,
252                          SystemZAddressingMode::Disp20Pair,
253                          Addr, Base, Disp, Index);
254   }
255
256   // Check whether (or Op (and X InsertMask)) is effectively an insertion
257   // of X into bits InsertMask of some Y != Op.  Return true if so and
258   // set Op to that Y.
259   bool detectOrAndInsertion(SDValue &Op, uint64_t InsertMask) const;
260
261   // Try to update RxSBG so that only the bits of RxSBG.Input in Mask are used.
262   // Return true on success.
263   bool refineRxSBGMask(RxSBGOperands &RxSBG, uint64_t Mask) const;
264
265   // Try to fold some of RxSBG.Input into other fields of RxSBG.
266   // Return true on success.
267   bool expandRxSBG(RxSBGOperands &RxSBG) const;
268
269   // Return an undefined i64 value.
270   SDValue getUNDEF64(SDLoc DL) const;
271
272   // Convert N to VT, if it isn't already.
273   SDValue convertTo(SDLoc DL, EVT VT, SDValue N) const;
274
275   // Try to implement AND or shift node N using RISBG with the zero flag set.
276   // Return the selected node on success, otherwise return null.
277   SDNode *tryRISBGZero(SDNode *N);
278
279   // Try to use RISBG or Opcode to implement OR or XOR node N.
280   // Return the selected node on success, otherwise return null.
281   SDNode *tryRxSBG(SDNode *N, unsigned Opcode);
282
283   // If Op0 is null, then Node is a constant that can be loaded using:
284   //
285   //   (Opcode UpperVal LowerVal)
286   //
287   // If Op0 is nonnull, then Node can be implemented using:
288   //
289   //   (Opcode (Opcode Op0 UpperVal) LowerVal)
290   SDNode *splitLargeImmediate(unsigned Opcode, SDNode *Node, SDValue Op0,
291                               uint64_t UpperVal, uint64_t LowerVal);
292
293   // Return true if Load and Store are loads and stores of the same size
294   // and are guaranteed not to overlap.  Such operations can be implemented
295   // using block (SS-format) instructions.
296   //
297   // Partial overlap would lead to incorrect code, since the block operations
298   // are logically bytewise, even though they have a fast path for the
299   // non-overlapping case.  We also need to avoid full overlap (i.e. two
300   // addresses that might be equal at run time) because although that case
301   // would be handled correctly, it might be implemented by millicode.
302   bool canUseBlockOperation(StoreSDNode *Store, LoadSDNode *Load) const;
303
304   // N is a (store (load Y), X) pattern.  Return true if it can use an MVC
305   // from Y to X.
306   bool storeLoadCanUseMVC(SDNode *N) const;
307
308   // N is a (store (op (load A[0]), (load A[1])), X) pattern.  Return true
309   // if A[1 - I] == X and if N can use a block operation like NC from A[I]
310   // to X.
311   bool storeLoadCanUseBlockBinary(SDNode *N, unsigned I) const;
312
313 public:
314   SystemZDAGToDAGISel(SystemZTargetMachine &TM, CodeGenOpt::Level OptLevel)
315     : SelectionDAGISel(TM, OptLevel),
316       Lowering(*TM.getTargetLowering()),
317       Subtarget(*TM.getSubtargetImpl()) { }
318
319   // Override MachineFunctionPass.
320   virtual const char *getPassName() const LLVM_OVERRIDE {
321     return "SystemZ DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
322   }
323
324   // Override SelectionDAGISel.
325   virtual SDNode *Select(SDNode *Node) LLVM_OVERRIDE;
326   virtual bool SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op,
327                                             char ConstraintCode,
328                                             std::vector<SDValue> &OutOps)
329     LLVM_OVERRIDE;
330
331   // Include the pieces autogenerated from the target description.
332   #include "SystemZGenDAGISel.inc"
333 };
334 } // end anonymous namespace
335
336 FunctionPass *llvm::createSystemZISelDag(SystemZTargetMachine &TM,
337                                          CodeGenOpt::Level OptLevel) {
338   return new SystemZDAGToDAGISel(TM, OptLevel);
339 }
340
341 // Return true if Val should be selected as a displacement for an address
342 // with range DR.  Here we're interested in the range of both the instruction
343 // described by DR and of any pairing instruction.
344 static bool selectDisp(SystemZAddressingMode::DispRange DR, int64_t Val) {
345   switch (DR) {
346   case SystemZAddressingMode::Disp12Only:
347     return isUInt<12>(Val);
348
349   case SystemZAddressingMode::Disp12Pair:
350   case SystemZAddressingMode::Disp20Only:
351   case SystemZAddressingMode::Disp20Pair:
352     return isInt<20>(Val);
353
354   case SystemZAddressingMode::Disp20Only128:
355     return isInt<20>(Val) && isInt<20>(Val + 8);
356   }
357   llvm_unreachable("Unhandled displacement range");
358 }
359
360 // Change the base or index in AM to Value, where IsBase selects
361 // between the base and index.
362 static void changeComponent(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
363                             SDValue Value) {
364   if (IsBase)
365     AM.Base = Value;
366   else
367     AM.Index = Value;
368 }
369
370 // The base or index of AM is equivalent to Value + ADJDYNALLOC,
371 // where IsBase selects between the base and index.  Try to fold the
372 // ADJDYNALLOC into AM.
373 static bool expandAdjDynAlloc(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
374                               SDValue Value) {
375   if (AM.isDynAlloc() && !AM.IncludesDynAlloc) {
376     changeComponent(AM, IsBase, Value);
377     AM.IncludesDynAlloc = true;
378     return true;
379   }
380   return false;
381 }
382
383 // The base of AM is equivalent to Base + Index.  Try to use Index as
384 // the index register.
385 static bool expandIndex(SystemZAddressingMode &AM, SDValue Base,
386                         SDValue Index) {
387   if (AM.hasIndexField() && !AM.Index.getNode()) {
388     AM.Base = Base;
389     AM.Index = Index;
390     return true;
391   }
392   return false;
393 }
394
395 // The base or index of AM is equivalent to Op0 + Op1, where IsBase selects
396 // between the base and index.  Try to fold Op1 into AM's displacement.
397 static bool expandDisp(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
398                        SDValue Op0, uint64_t Op1) {
399   // First try adjusting the displacement.
400   int64_t TestDisp = AM.Disp + Op1;
401   if (selectDisp(AM.DR, TestDisp)) {
402     changeComponent(AM, IsBase, Op0);
403     AM.Disp = TestDisp;
404     return true;
405   }
406
407   // We could consider forcing the displacement into a register and
408   // using it as an index, but it would need to be carefully tuned.
409   return false;
410 }
411
412 bool SystemZDAGToDAGISel::expandAddress(SystemZAddressingMode &AM,
413                                         bool IsBase) const {
414   SDValue N = IsBase ? AM.Base : AM.Index;
415   unsigned Opcode = N.getOpcode();
416   if (Opcode == ISD::TRUNCATE) {
417     N = N.getOperand(0);
418     Opcode = N.getOpcode();
419   }
420   if (Opcode == ISD::ADD || CurDAG->isBaseWithConstantOffset(N)) {
421     SDValue Op0 = N.getOperand(0);
422     SDValue Op1 = N.getOperand(1);
423
424     unsigned Op0Code = Op0->getOpcode();
425     unsigned Op1Code = Op1->getOpcode();
426
427     if (Op0Code == SystemZISD::ADJDYNALLOC)
428       return expandAdjDynAlloc(AM, IsBase, Op1);
429     if (Op1Code == SystemZISD::ADJDYNALLOC)
430       return expandAdjDynAlloc(AM, IsBase, Op0);
431
432     if (Op0Code == ISD::Constant)
433       return expandDisp(AM, IsBase, Op1,
434                         cast<ConstantSDNode>(Op0)->getSExtValue());
435     if (Op1Code == ISD::Constant)
436       return expandDisp(AM, IsBase, Op0,
437                         cast<ConstantSDNode>(Op1)->getSExtValue());
438
439     if (IsBase && expandIndex(AM, Op0, Op1))
440       return true;
441   }
442   if (Opcode == SystemZISD::PCREL_OFFSET) {
443     SDValue Full = N.getOperand(0);
444     SDValue Base = N.getOperand(1);
445     SDValue Anchor = Base.getOperand(0);
446     uint64_t Offset = (cast<GlobalAddressSDNode>(Full)->getOffset() -
447                        cast<GlobalAddressSDNode>(Anchor)->getOffset());
448     return expandDisp(AM, IsBase, Base, Offset);
449   }
450   return false;
451 }
452
453 // Return true if an instruction with displacement range DR should be
454 // used for displacement value Val.  selectDisp(DR, Val) must already hold.
455 static bool isValidDisp(SystemZAddressingMode::DispRange DR, int64_t Val) {
456   assert(selectDisp(DR, Val) && "Invalid displacement");
457   switch (DR) {
458   case SystemZAddressingMode::Disp12Only:
459   case SystemZAddressingMode::Disp20Only:
460   case SystemZAddressingMode::Disp20Only128:
461     return true;
462
463   case SystemZAddressingMode::Disp12Pair:
464     // Use the other instruction if the displacement is too large.
465     return isUInt<12>(Val);
466
467   case SystemZAddressingMode::Disp20Pair:
468     // Use the other instruction if the displacement is small enough.
469     return !isUInt<12>(Val);
470   }
471   llvm_unreachable("Unhandled displacement range");
472 }
473
474 // Return true if Base + Disp + Index should be performed by LA(Y).
475 static bool shouldUseLA(SDNode *Base, int64_t Disp, SDNode *Index) {
476   // Don't use LA(Y) for constants.
477   if (!Base)
478     return false;
479
480   // Always use LA(Y) for frame addresses, since we know that the destination
481   // register is almost always (perhaps always) going to be different from
482   // the frame register.
483   if (Base->getOpcode() == ISD::FrameIndex)
484     return true;
485
486   if (Disp) {
487     // Always use LA(Y) if there is a base, displacement and index.
488     if (Index)
489       return true;
490
491     // Always use LA if the displacement is small enough.  It should always
492     // be no worse than AGHI (and better if it avoids a move).
493     if (isUInt<12>(Disp))
494       return true;
495
496     // For similar reasons, always use LAY if the constant is too big for AGHI.
497     // LAY should be no worse than AGFI.
498     if (!isInt<16>(Disp))
499       return true;
500   } else {
501     // Don't use LA for plain registers.
502     if (!Index)
503       return false;
504
505     // Don't use LA for plain addition if the index operand is only used
506     // once.  It should be a natural two-operand addition in that case.
507     if (Index->hasOneUse())
508       return false;
509
510     // Prefer addition if the second operation is sign-extended, in the
511     // hope of using AGF.
512     unsigned IndexOpcode = Index->getOpcode();
513     if (IndexOpcode == ISD::SIGN_EXTEND ||
514         IndexOpcode == ISD::SIGN_EXTEND_INREG)
515       return false;
516   }
517
518   // Don't use LA for two-operand addition if either operand is only
519   // used once.  The addition instructions are better in that case.
520   if (Base->hasOneUse())
521     return false;
522
523   return true;
524 }
525
526 // Return true if Addr is suitable for AM, updating AM if so.
527 bool SystemZDAGToDAGISel::selectAddress(SDValue Addr,
528                                         SystemZAddressingMode &AM) const {
529   // Start out assuming that the address will need to be loaded separately,
530   // then try to extend it as much as we can.
531   AM.Base = Addr;
532
533   // First try treating the address as a constant.
534   if (Addr.getOpcode() == ISD::Constant &&
535       expandDisp(AM, true, SDValue(),
536                  cast<ConstantSDNode>(Addr)->getSExtValue()))
537     ;
538   else
539     // Otherwise try expanding each component.
540     while (expandAddress(AM, true) ||
541            (AM.Index.getNode() && expandAddress(AM, false)))
542       continue;
543
544   // Reject cases where it isn't profitable to use LA(Y).
545   if (AM.Form == SystemZAddressingMode::FormBDXLA &&
546       !shouldUseLA(AM.Base.getNode(), AM.Disp, AM.Index.getNode()))
547     return false;
548
549   // Reject cases where the other instruction in a pair should be used.
550   if (!isValidDisp(AM.DR, AM.Disp))
551     return false;
552
553   // Make sure that ADJDYNALLOC is included where necessary.
554   if (AM.isDynAlloc() && !AM.IncludesDynAlloc)
555     return false;
556
557   DEBUG(AM.dump());
558   return true;
559 }
560
561 // Insert a node into the DAG at least before Pos.  This will reposition
562 // the node as needed, and will assign it a node ID that is <= Pos's ID.
563 // Note that this does *not* preserve the uniqueness of node IDs!
564 // The selection DAG must no longer depend on their uniqueness when this
565 // function is used.
566 static void insertDAGNode(SelectionDAG *DAG, SDNode *Pos, SDValue N) {
567   if (N.getNode()->getNodeId() == -1 ||
568       N.getNode()->getNodeId() > Pos->getNodeId()) {
569     DAG->RepositionNode(Pos, N.getNode());
570     N.getNode()->setNodeId(Pos->getNodeId());
571   }
572 }
573
574 void SystemZDAGToDAGISel::getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM,
575                                              EVT VT, SDValue &Base,
576                                              SDValue &Disp) const {
577   Base = AM.Base;
578   if (!Base.getNode())
579     // Register 0 means "no base".  This is mostly useful for shifts.
580     Base = CurDAG->getRegister(0, VT);
581   else if (Base.getOpcode() == ISD::FrameIndex) {
582     // Lower a FrameIndex to a TargetFrameIndex.
583     int64_t FrameIndex = cast<FrameIndexSDNode>(Base)->getIndex();
584     Base = CurDAG->getTargetFrameIndex(FrameIndex, VT);
585   } else if (Base.getValueType() != VT) {
586     // Truncate values from i64 to i32, for shifts.
587     assert(VT == MVT::i32 && Base.getValueType() == MVT::i64 &&
588            "Unexpected truncation");
589     SDLoc DL(Base);
590     SDValue Trunc = CurDAG->getNode(ISD::TRUNCATE, DL, VT, Base);
591     insertDAGNode(CurDAG, Base.getNode(), Trunc);
592     Base = Trunc;
593   }
594
595   // Lower the displacement to a TargetConstant.
596   Disp = CurDAG->getTargetConstant(AM.Disp, VT);
597 }
598
599 void SystemZDAGToDAGISel::getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM,
600                                              EVT VT, SDValue &Base,
601                                              SDValue &Disp,
602                                              SDValue &Index) const {
603   getAddressOperands(AM, VT, Base, Disp);
604
605   Index = AM.Index;
606   if (!Index.getNode())
607     // Register 0 means "no index".
608     Index = CurDAG->getRegister(0, VT);
609 }
610
611 bool SystemZDAGToDAGISel::selectBDAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR,
612                                        SDValue Addr, SDValue &Base,
613                                        SDValue &Disp) const {
614   SystemZAddressingMode AM(SystemZAddressingMode::FormBD, DR);
615   if (!selectAddress(Addr, AM))
616     return false;
617
618   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp);
619   return true;
620 }
621
622 bool SystemZDAGToDAGISel::selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR,
623                                         SDValue Addr, SDValue &Base,
624                                         SDValue &Disp) const {
625   SystemZAddressingMode AM(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal, DR);
626   if (!selectAddress(Addr, AM) || AM.Index.getNode())
627     return false;
628
629   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp);
630   return true;
631 }
632
633 bool SystemZDAGToDAGISel::selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::AddrForm Form,
634                                         SystemZAddressingMode::DispRange DR,
635                                         SDValue Addr, SDValue &Base,
636                                         SDValue &Disp, SDValue &Index) const {
637   SystemZAddressingMode AM(Form, DR);
638   if (!selectAddress(Addr, AM))
639     return false;
640
641   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp, Index);
642   return true;
643 }
644
645 bool SystemZDAGToDAGISel::detectOrAndInsertion(SDValue &Op,
646                                                uint64_t InsertMask) const {
647   // We're only interested in cases where the insertion is into some operand
648   // of Op, rather than into Op itself.  The only useful case is an AND.
649   if (Op.getOpcode() != ISD::AND)
650     return false;
651
652   // We need a constant mask.
653   ConstantSDNode *MaskNode =
654     dyn_cast<ConstantSDNode>(Op.getOperand(1).getNode());
655   if (!MaskNode)
656     return false;
657
658   // It's not an insertion of Op.getOperand(0) if the two masks overlap.
659   uint64_t AndMask = MaskNode->getZExtValue();
660   if (InsertMask & AndMask)
661     return false;
662
663   // It's only an insertion if all bits are covered or are known to be zero.
664   // The inner check covers all cases but is more expensive.
665   uint64_t Used = allOnes(Op.getValueType().getSizeInBits());
666   if (Used != (AndMask | InsertMask)) {
667     APInt KnownZero, KnownOne;
668     CurDAG->ComputeMaskedBits(Op.getOperand(0), KnownZero, KnownOne);
669     if (Used != (AndMask | InsertMask | KnownZero.getZExtValue()))
670       return false;
671   }
672
673   Op = Op.getOperand(0);
674   return true;
675 }
676
677 bool SystemZDAGToDAGISel::refineRxSBGMask(RxSBGOperands &RxSBG,
678                                           uint64_t Mask) const {
679   const SystemZInstrInfo *TII = getInstrInfo();
680   if (RxSBG.Rotate != 0)
681     Mask = (Mask << RxSBG.Rotate) | (Mask >> (64 - RxSBG.Rotate));
682   Mask &= RxSBG.Mask;
683   if (TII->isRxSBGMask(Mask, RxSBG.BitSize, RxSBG.Start, RxSBG.End)) {
684     RxSBG.Mask = Mask;
685     return true;
686   }
687   return false;
688 }
689
690 // RxSBG.Input is a shift of Count bits in the direction given by IsLeft.
691 // Return true if the result depends on the signs or zeros that are
692 // shifted in.
693 static bool shiftedInBitsMatter(RxSBGOperands &RxSBG, uint64_t Count,
694                                 bool IsLeft) {
695   // Work out which bits of the shift result are zeros or sign copies.
696   uint64_t ShiftedIn = allOnes(Count);
697   if (!IsLeft)
698     ShiftedIn <<= RxSBG.BitSize - Count;
699
700   // Rotate that mask in the same way as RxSBG.Input is rotated.
701   if (RxSBG.Rotate != 0)
702     ShiftedIn = ((ShiftedIn << RxSBG.Rotate) |
703                  (ShiftedIn >> (64 - RxSBG.Rotate)));
704
705   // Fail if any of the zero or sign bits are used.
706   return (ShiftedIn & RxSBG.Mask) != 0;
707 }
708
709 bool SystemZDAGToDAGISel::expandRxSBG(RxSBGOperands &RxSBG) const {
710   SDValue N = RxSBG.Input;
711   unsigned Opcode = N.getOpcode();
712   switch (Opcode) {
713   case ISD::AND: {
714     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG)
715       return false;
716
717     ConstantSDNode *MaskNode =
718       dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
719     if (!MaskNode)
720       return false;
721
722     SDValue Input = N.getOperand(0);
723     uint64_t Mask = MaskNode->getZExtValue();
724     if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask)) {
725       // If some bits of Input are already known zeros, those bits will have
726       // been removed from the mask.  See if adding them back in makes the
727       // mask suitable.
728       APInt KnownZero, KnownOne;
729       CurDAG->ComputeMaskedBits(Input, KnownZero, KnownOne);
730       Mask |= KnownZero.getZExtValue();
731       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask))
732         return false;
733     }
734     RxSBG.Input = Input;
735     return true;
736   }
737
738   case ISD::OR: {
739     if (RxSBG.Opcode != SystemZ::RNSBG)
740       return false;
741
742     ConstantSDNode *MaskNode =
743       dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
744     if (!MaskNode)
745       return false;
746
747     SDValue Input = N.getOperand(0);
748     uint64_t Mask = ~MaskNode->getZExtValue();
749     if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask)) {
750       // If some bits of Input are already known ones, those bits will have
751       // been removed from the mask.  See if adding them back in makes the
752       // mask suitable.
753       APInt KnownZero, KnownOne;
754       CurDAG->ComputeMaskedBits(Input, KnownZero, KnownOne);
755       Mask &= ~KnownOne.getZExtValue();
756       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask))
757         return false;
758     }
759     RxSBG.Input = Input;
760     return true;
761   }
762
763   case ISD::ROTL: {
764     // Any 64-bit rotate left can be merged into the RxSBG.
765     if (RxSBG.BitSize != 64)
766       return false;
767     ConstantSDNode *CountNode
768       = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
769     if (!CountNode)
770       return false;
771
772     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate + CountNode->getZExtValue()) & 63;
773     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
774     return true;
775   }
776       
777   case ISD::SHL: {
778     ConstantSDNode *CountNode =
779       dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
780     if (!CountNode)
781       return false;
782
783     uint64_t Count = CountNode->getZExtValue();
784     if (Count < 1 || Count >= RxSBG.BitSize)
785       return false;
786
787     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG) {
788       // Treat (shl X, count) as (rotl X, size-count) as long as the bottom
789       // count bits from RxSBG.Input are ignored.
790       if (shiftedInBitsMatter(RxSBG, Count, true))
791         return false;
792     } else {
793       // Treat (shl X, count) as (and (rotl X, count), ~0<<count).
794       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, allOnes(RxSBG.BitSize - Count) << Count))
795         return false;
796     }
797
798     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate + Count) & 63;
799     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
800     return true;
801   }
802
803   case ISD::SRL:
804   case ISD::SRA: {
805     ConstantSDNode *CountNode =
806       dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
807     if (!CountNode)
808       return false;
809
810     uint64_t Count = CountNode->getZExtValue();
811     if (Count < 1 || Count >= RxSBG.BitSize)
812       return false;
813
814     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG || Opcode == ISD::SRA) {
815       // Treat (srl|sra X, count) as (rotl X, size-count) as long as the top
816       // count bits from RxSBG.Input are ignored.
817       if (shiftedInBitsMatter(RxSBG, Count, false))
818         return false;
819     } else {
820       // Treat (srl X, count), mask) as (and (rotl X, size-count), ~0>>count),
821       // which is similar to SLL above.
822       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, allOnes(RxSBG.BitSize - Count)))
823         return false;
824     }
825
826     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate - Count) & 63;
827     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
828     return true;
829   }
830   default:
831     return false;
832   }
833 }
834
835 SDValue SystemZDAGToDAGISel::getUNDEF64(SDLoc DL) const {
836   SDNode *N = CurDAG->getMachineNode(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF, DL, MVT::i64);
837   return SDValue(N, 0);
838 }
839
840 SDValue SystemZDAGToDAGISel::convertTo(SDLoc DL, EVT VT, SDValue N) const {
841   if (N.getValueType() == MVT::i32 && VT == MVT::i64)
842     return CurDAG->getTargetInsertSubreg(SystemZ::subreg_l32,
843                                          DL, VT, getUNDEF64(DL), N);
844   if (N.getValueType() == MVT::i64 && VT == MVT::i32)
845     return CurDAG->getTargetExtractSubreg(SystemZ::subreg_l32, DL, VT, N);
846   assert(N.getValueType() == VT && "Unexpected value types");
847   return N;
848 }
849
850 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::tryRISBGZero(SDNode *N) {
851   EVT VT = N->getValueType(0);
852   RxSBGOperands RISBG(SystemZ::RISBG, SDValue(N, 0));
853   unsigned Count = 0;
854   while (expandRxSBG(RISBG))
855     Count += 1;
856   if (Count == 0)
857     return 0;
858   if (Count == 1) {
859     // Prefer to use normal shift instructions over RISBG, since they can handle
860     // all cases and are sometimes shorter.
861     if (N->getOpcode() != ISD::AND)
862       return 0;
863
864     // Prefer register extensions like LLC over RISBG.  Also prefer to start
865     // out with normal ANDs if one instruction would be enough.  We can convert
866     // these ANDs into an RISBG later if a three-address instruction is useful.
867     if (VT == MVT::i32 ||
868         RISBG.Mask == 0xff ||
869         RISBG.Mask == 0xffff ||
870         SystemZ::isImmLF(~RISBG.Mask) ||
871         SystemZ::isImmHF(~RISBG.Mask)) {
872       // Force the new mask into the DAG, since it may include known-one bits.
873       ConstantSDNode *MaskN = cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(1).getNode());
874       if (MaskN->getZExtValue() != RISBG.Mask) {
875         SDValue NewMask = CurDAG->getConstant(RISBG.Mask, VT);
876         N = CurDAG->UpdateNodeOperands(N, N->getOperand(0), NewMask);
877         return SelectCode(N);
878       }
879       return 0;
880     }
881   }  
882
883   SDValue Ops[5] = {
884     getUNDEF64(SDLoc(N)),
885     convertTo(SDLoc(N), MVT::i64, RISBG.Input),
886     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.Start, MVT::i32),
887     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.End | 128, MVT::i32),
888     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.Rotate, MVT::i32)
889   };
890   N = CurDAG->getMachineNode(SystemZ::RISBG, SDLoc(N), MVT::i64, Ops);
891   return convertTo(SDLoc(N), VT, SDValue(N, 0)).getNode();
892 }
893
894 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::tryRxSBG(SDNode *N, unsigned Opcode) {
895   // Try treating each operand of N as the second operand of the RxSBG
896   // and see which goes deepest.
897   RxSBGOperands RxSBG[] = {
898     RxSBGOperands(Opcode, N->getOperand(0)),
899     RxSBGOperands(Opcode, N->getOperand(1))
900   };
901   unsigned Count[] = { 0, 0 };
902   for (unsigned I = 0; I < 2; ++I)
903     while (expandRxSBG(RxSBG[I]))
904       Count[I] += 1;
905
906   // Do nothing if neither operand is suitable.
907   if (Count[0] == 0 && Count[1] == 0)
908     return 0;
909
910   // Pick the deepest second operand.
911   unsigned I = Count[0] > Count[1] ? 0 : 1;
912   SDValue Op0 = N->getOperand(I ^ 1);
913
914   // Prefer IC for character insertions from memory.
915   if (Opcode == SystemZ::ROSBG && (RxSBG[I].Mask & 0xff) == 0)
916     if (LoadSDNode *Load = dyn_cast<LoadSDNode>(Op0.getNode()))
917       if (Load->getMemoryVT() == MVT::i8)
918         return 0;
919
920   // See whether we can avoid an AND in the first operand by converting
921   // ROSBG to RISBG.
922   if (Opcode == SystemZ::ROSBG && detectOrAndInsertion(Op0, RxSBG[I].Mask))
923     Opcode = SystemZ::RISBG;
924            
925   EVT VT = N->getValueType(0);
926   SDValue Ops[5] = {
927     convertTo(SDLoc(N), MVT::i64, Op0),
928     convertTo(SDLoc(N), MVT::i64, RxSBG[I].Input),
929     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].Start, MVT::i32),
930     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].End, MVT::i32),
931     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].Rotate, MVT::i32)
932   };
933   N = CurDAG->getMachineNode(Opcode, SDLoc(N), MVT::i64, Ops);
934   return convertTo(SDLoc(N), VT, SDValue(N, 0)).getNode();
935 }
936
937 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::splitLargeImmediate(unsigned Opcode, SDNode *Node,
938                                                  SDValue Op0, uint64_t UpperVal,
939                                                  uint64_t LowerVal) {
940   EVT VT = Node->getValueType(0);
941   SDLoc DL(Node);
942   SDValue Upper = CurDAG->getConstant(UpperVal, VT);
943   if (Op0.getNode())
944     Upper = CurDAG->getNode(Opcode, DL, VT, Op0, Upper);
945   Upper = SDValue(Select(Upper.getNode()), 0);
946
947   SDValue Lower = CurDAG->getConstant(LowerVal, VT);
948   SDValue Or = CurDAG->getNode(Opcode, DL, VT, Upper, Lower);
949   return Or.getNode();
950 }
951
952 bool SystemZDAGToDAGISel::canUseBlockOperation(StoreSDNode *Store,
953                                                LoadSDNode *Load) const {
954   // Check that the two memory operands have the same size.
955   if (Load->getMemoryVT() != Store->getMemoryVT())
956     return false;
957
958   // Volatility stops an access from being decomposed.
959   if (Load->isVolatile() || Store->isVolatile())
960     return false;
961
962   // There's no chance of overlap if the load is invariant.
963   if (Load->isInvariant())
964     return true;
965
966   // Otherwise we need to check whether there's an alias.
967   const Value *V1 = Load->getSrcValue();
968   const Value *V2 = Store->getSrcValue();
969   if (!V1 || !V2)
970     return false;
971
972   // Reject equality.
973   uint64_t Size = Load->getMemoryVT().getStoreSize();
974   int64_t End1 = Load->getSrcValueOffset() + Size;
975   int64_t End2 = Store->getSrcValueOffset() + Size;
976   if (V1 == V2 && End1 == End2)
977     return false;
978
979   return !AA->alias(AliasAnalysis::Location(V1, End1, Load->getTBAAInfo()),
980                     AliasAnalysis::Location(V2, End2, Store->getTBAAInfo()));
981 }
982
983 bool SystemZDAGToDAGISel::storeLoadCanUseMVC(SDNode *N) const {
984   StoreSDNode *Store = cast<StoreSDNode>(N);
985   LoadSDNode *Load = cast<LoadSDNode>(Store->getValue());
986
987   // Prefer not to use MVC if either address can use ... RELATIVE LONG
988   // instructions.
989   uint64_t Size = Load->getMemoryVT().getStoreSize();
990   if (Size > 1 && Size <= 8) {
991     // Prefer LHRL, LRL and LGRL.
992     if (SystemZISD::isPCREL(Load->getBasePtr().getOpcode()))
993       return false;
994     // Prefer STHRL, STRL and STGRL.
995     if (SystemZISD::isPCREL(Store->getBasePtr().getOpcode()))
996       return false;
997   }
998
999   return canUseBlockOperation(Store, Load);
1000 }
1001
1002 bool SystemZDAGToDAGISel::storeLoadCanUseBlockBinary(SDNode *N,
1003                                                      unsigned I) const {
1004   StoreSDNode *StoreA = cast<StoreSDNode>(N);
1005   LoadSDNode *LoadA = cast<LoadSDNode>(StoreA->getValue().getOperand(1 - I));
1006   LoadSDNode *LoadB = cast<LoadSDNode>(StoreA->getValue().getOperand(I));
1007   return !LoadA->isVolatile() && canUseBlockOperation(StoreA, LoadB);
1008 }
1009
1010 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::Select(SDNode *Node) {
1011   // Dump information about the Node being selected
1012   DEBUG(errs() << "Selecting: "; Node->dump(CurDAG); errs() << "\n");
1013
1014   // If we have a custom node, we already have selected!
1015   if (Node->isMachineOpcode()) {
1016     DEBUG(errs() << "== "; Node->dump(CurDAG); errs() << "\n");
1017     Node->setNodeId(-1);
1018     return 0;
1019   }
1020
1021   unsigned Opcode = Node->getOpcode();
1022   SDNode *ResNode = 0;
1023   switch (Opcode) {
1024   case ISD::OR:
1025     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1026       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::ROSBG);
1027     goto or_xor;
1028
1029   case ISD::XOR:
1030     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1031       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::RXSBG);
1032     // Fall through.
1033   or_xor:
1034     // If this is a 64-bit operation in which both 32-bit halves are nonzero,
1035     // split the operation into two.
1036     if (!ResNode && Node->getValueType(0) == MVT::i64)
1037       if (ConstantSDNode *Op1 = dyn_cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(1))) {
1038         uint64_t Val = Op1->getZExtValue();
1039         if (!SystemZ::isImmLF(Val) && !SystemZ::isImmHF(Val))
1040           Node = splitLargeImmediate(Opcode, Node, Node->getOperand(0),
1041                                      Val - uint32_t(Val), uint32_t(Val));
1042       }
1043     break;
1044
1045   case ISD::AND:
1046     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1047       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::RNSBG);
1048     // Fall through.
1049   case ISD::ROTL:
1050   case ISD::SHL:
1051   case ISD::SRL:
1052     if (!ResNode)
1053       ResNode = tryRISBGZero(Node);
1054     break;
1055
1056   case ISD::Constant:
1057     // If this is a 64-bit constant that is out of the range of LLILF,
1058     // LLIHF and LGFI, split it into two 32-bit pieces.
1059     if (Node->getValueType(0) == MVT::i64) {
1060       uint64_t Val = cast<ConstantSDNode>(Node)->getZExtValue();
1061       if (!SystemZ::isImmLF(Val) && !SystemZ::isImmHF(Val) && !isInt<32>(Val))
1062         Node = splitLargeImmediate(ISD::OR, Node, SDValue(),
1063                                    Val - uint32_t(Val), uint32_t(Val));
1064     }
1065     break;
1066
1067   case ISD::ATOMIC_LOAD_SUB:
1068     // Try to convert subtractions of constants to additions.
1069     if (ConstantSDNode *Op2 = dyn_cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(2))) {
1070       uint64_t Value = -Op2->getZExtValue();
1071       EVT VT = Node->getValueType(0);
1072       if (VT == MVT::i32 || isInt<32>(Value)) {
1073         SDValue Ops[] = { Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
1074                           CurDAG->getConstant(int32_t(Value), VT) };
1075         Node = CurDAG->MorphNodeTo(Node, ISD::ATOMIC_LOAD_ADD,
1076                                    Node->getVTList(), Ops, array_lengthof(Ops));
1077       }
1078     }
1079     break;
1080
1081   case SystemZISD::SELECT_CCMASK: {
1082     SDValue Op0 = Node->getOperand(0);
1083     SDValue Op1 = Node->getOperand(1);
1084     // Prefer to put any load first, so that it can be matched as a
1085     // conditional load.
1086     if (Op1.getOpcode() == ISD::LOAD && Op0.getOpcode() != ISD::LOAD) {
1087       SDValue CCValid = Node->getOperand(2);
1088       SDValue CCMask = Node->getOperand(3);
1089       uint64_t ConstCCValid =
1090         cast<ConstantSDNode>(CCValid.getNode())->getZExtValue();
1091       uint64_t ConstCCMask =
1092         cast<ConstantSDNode>(CCMask.getNode())->getZExtValue();
1093       // Invert the condition.
1094       CCMask = CurDAG->getConstant(ConstCCValid ^ ConstCCMask,
1095                                    CCMask.getValueType());
1096       SDValue Op4 = Node->getOperand(4);
1097       Node = CurDAG->UpdateNodeOperands(Node, Op1, Op0, CCValid, CCMask, Op4);
1098     }
1099     break;
1100   }
1101   }
1102
1103   // Select the default instruction
1104   if (!ResNode)
1105     ResNode = SelectCode(Node);
1106
1107   DEBUG(errs() << "=> ";
1108         if (ResNode == NULL || ResNode == Node)
1109           Node->dump(CurDAG);
1110         else
1111           ResNode->dump(CurDAG);
1112         errs() << "\n";
1113         );
1114   return ResNode;
1115 }
1116
1117 bool SystemZDAGToDAGISel::
1118 SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op,
1119                              char ConstraintCode,
1120                              std::vector<SDValue> &OutOps) {
1121   assert(ConstraintCode == 'm' && "Unexpected constraint code");
1122   // Accept addresses with short displacements, which are compatible
1123   // with Q, R, S and T.  But keep the index operand for future expansion.
1124   SDValue Base, Disp, Index;
1125   if (!selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBD,
1126                      SystemZAddressingMode::Disp12Only,
1127                      Op, Base, Disp, Index))
1128     return true;
1129   OutOps.push_back(Base);
1130   OutOps.push_back(Disp);
1131   OutOps.push_back(Index);
1132   return false;
1133 }