Revert the part of 45848 that treated weak globals
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86FloatingPoint.cpp
1 //===-- X86FloatingPoint.cpp - Floating point Reg -> Stack converter ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines the pass which converts floating point instructions from
11 // virtual registers into register stack instructions.  This pass uses live
12 // variable information to indicate where the FPn registers are used and their
13 // lifetimes.
14 //
15 // This pass is hampered by the lack of decent CFG manipulation routines for
16 // machine code.  In particular, this wants to be able to split critical edges
17 // as necessary, traverse the machine basic block CFG in depth-first order, and
18 // allow there to be multiple machine basic blocks for each LLVM basicblock
19 // (needed for critical edge splitting).
20 //
21 // In particular, this pass currently barfs on critical edges.  Because of this,
22 // it requires the instruction selector to insert FP_REG_KILL instructions on
23 // the exits of any basic block that has critical edges going from it, or which
24 // branch to a critical basic block.
25 //
26 // FIXME: this is not implemented yet.  The stackifier pass only works on local
27 // basic blocks.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "x86-codegen"
32 #include "X86.h"
33 #include "X86InstrInfo.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
37 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
38 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
39 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
40 #include "llvm/Support/Debug.h"
41 #include "llvm/Support/Compiler.h"
42 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
43 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
44 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
45 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
46 #include <algorithm>
47 #include <set>
48 using namespace llvm;
49
50 STATISTIC(NumFXCH, "Number of fxch instructions inserted");
51 STATISTIC(NumFP  , "Number of floating point instructions");
52
53 namespace {
54   struct VISIBILITY_HIDDEN FPS : public MachineFunctionPass {
55     static char ID;
56     FPS() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
57
58     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
59
60     virtual const char *getPassName() const { return "X86 FP Stackifier"; }
61
62   private:
63     const TargetInstrInfo *TII; // Machine instruction info.
64     MachineBasicBlock *MBB;     // Current basic block
65     unsigned Stack[8];          // FP<n> Registers in each stack slot...
66     unsigned RegMap[8];         // Track which stack slot contains each register
67     unsigned StackTop;          // The current top of the FP stack.
68
69     void dumpStack() const {
70       cerr << "Stack contents:";
71       for (unsigned i = 0; i != StackTop; ++i) {
72         cerr << " FP" << Stack[i];
73         assert(RegMap[Stack[i]] == i && "Stack[] doesn't match RegMap[]!");
74       }
75       cerr << "\n";
76     }
77   private:
78     // getSlot - Return the stack slot number a particular register number is
79     // in...
80     unsigned getSlot(unsigned RegNo) const {
81       assert(RegNo < 8 && "Regno out of range!");
82       return RegMap[RegNo];
83     }
84
85     // getStackEntry - Return the X86::FP<n> register in register ST(i)
86     unsigned getStackEntry(unsigned STi) const {
87       assert(STi < StackTop && "Access past stack top!");
88       return Stack[StackTop-1-STi];
89     }
90
91     // getSTReg - Return the X86::ST(i) register which contains the specified
92     // FP<RegNo> register
93     unsigned getSTReg(unsigned RegNo) const {
94       return StackTop - 1 - getSlot(RegNo) + llvm::X86::ST0;
95     }
96
97     // pushReg - Push the specified FP<n> register onto the stack
98     void pushReg(unsigned Reg) {
99       assert(Reg < 8 && "Register number out of range!");
100       assert(StackTop < 8 && "Stack overflow!");
101       Stack[StackTop] = Reg;
102       RegMap[Reg] = StackTop++;
103     }
104
105     bool isAtTop(unsigned RegNo) const { return getSlot(RegNo) == StackTop-1; }
106     void moveToTop(unsigned RegNo, MachineBasicBlock::iterator &I) {
107       if (!isAtTop(RegNo)) {
108         unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
109         unsigned RegOnTop = getStackEntry(0);
110
111         // Swap the slots the regs are in
112         std::swap(RegMap[RegNo], RegMap[RegOnTop]);
113
114         // Swap stack slot contents
115         assert(RegMap[RegOnTop] < StackTop);
116         std::swap(Stack[RegMap[RegOnTop]], Stack[StackTop-1]);
117
118         // Emit an fxch to update the runtime processors version of the state
119         BuildMI(*MBB, I, TII->get(X86::XCH_F)).addReg(STReg);
120         NumFXCH++;
121       }
122     }
123
124     void duplicateToTop(unsigned RegNo, unsigned AsReg, MachineInstr *I) {
125       unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
126       pushReg(AsReg);   // New register on top of stack
127
128       BuildMI(*MBB, I, TII->get(X86::LD_Frr)).addReg(STReg);
129     }
130
131     // popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack
132     // after the specified instruction.
133     void popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I);
134
135     // freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack,
136     // so that it is no longer in a register.  If the register is currently at
137     // the top of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we
138     // store the current top-of-stack into the specified slot, then pop the top
139     // of stack.
140     void freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned Reg);
141
142     bool processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
143
144     void handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
145     void handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
146     void handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I);
147     void handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
148     void handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
149     void handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
150     void handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
151   };
152   char FPS::ID = 0;
153 }
154
155 FunctionPass *llvm::createX86FloatingPointStackifierPass() { return new FPS(); }
156
157 /// KillsRegister - Return true if the specified instruction kills (is the last
158 /// use of) the specified register.  Note that this routine does not check for
159 /// kills of subregisters.
160 static bool KillsRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
161   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
162     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
163     if (MO.isRegister() && MO.isKill() && MO.getReg() == Reg)
164       return true;
165   }
166   return false;
167 }
168
169 /// getFPReg - Return the X86::FPx register number for the specified operand.
170 /// For example, this returns 3 for X86::FP3.
171 static unsigned getFPReg(const MachineOperand &MO) {
172   assert(MO.isRegister() && "Expected an FP register!");
173   unsigned Reg = MO.getReg();
174   assert(Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6 && "Expected FP register!");
175   return Reg - X86::FP0;
176 }
177
178
179 /// runOnMachineFunction - Loop over all of the basic blocks, transforming FP
180 /// register references into FP stack references.
181 ///
182 bool FPS::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
183   // We only need to run this pass if there are any FP registers used in this
184   // function.  If it is all integer, there is nothing for us to do!
185   bool FPIsUsed = false;
186
187   assert(X86::FP6 == X86::FP0+6 && "Register enums aren't sorted right!");
188   for (unsigned i = 0; i <= 6; ++i)
189     if (MF.getRegInfo().isPhysRegUsed(X86::FP0+i)) {
190       FPIsUsed = true;
191       break;
192     }
193
194   // Early exit.
195   if (!FPIsUsed) return false;
196
197   TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
198   StackTop = 0;
199
200   // Process the function in depth first order so that we process at least one
201   // of the predecessors for every reachable block in the function.
202   std::set<MachineBasicBlock*> Processed;
203   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
204
205   bool Changed = false;
206   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, std::set<MachineBasicBlock*> >
207          I = df_ext_begin(Entry, Processed), E = df_ext_end(Entry, Processed);
208        I != E; ++I)
209     Changed |= processBasicBlock(MF, **I);
210
211   return Changed;
212 }
213
214 /// processBasicBlock - Loop over all of the instructions in the basic block,
215 /// transforming FP instructions into their stack form.
216 ///
217 bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
218   bool Changed = false;
219   MBB = &BB;
220
221   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB.begin(); I != BB.end(); ++I) {
222     MachineInstr *MI = I;
223     unsigned Flags = MI->getDesc().TSFlags;
224     if ((Flags & X86II::FPTypeMask) == X86II::NotFP)
225       continue;  // Efficiently ignore non-fp insts!
226
227     MachineInstr *PrevMI = 0;
228     if (I != BB.begin())
229         PrevMI = prior(I);
230
231     ++NumFP;  // Keep track of # of pseudo instrs
232     DOUT << "\nFPInst:\t" << *MI;
233
234     // Get dead variables list now because the MI pointer may be deleted as part
235     // of processing!
236     SmallVector<unsigned, 8> DeadRegs;
237     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
238       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
239       if (MO.isRegister() && MO.isDead())
240         DeadRegs.push_back(MO.getReg());
241     }
242
243     switch (Flags & X86II::FPTypeMask) {
244     case X86II::ZeroArgFP:  handleZeroArgFP(I); break;
245     case X86II::OneArgFP:   handleOneArgFP(I);  break;  // fstp ST(0)
246     case X86II::OneArgFPRW: handleOneArgFPRW(I); break; // ST(0) = fsqrt(ST(0))
247     case X86II::TwoArgFP:   handleTwoArgFP(I);  break;
248     case X86II::CompareFP:  handleCompareFP(I); break;
249     case X86II::CondMovFP:  handleCondMovFP(I); break;
250     case X86II::SpecialFP:  handleSpecialFP(I); break;
251     default: assert(0 && "Unknown FP Type!");
252     }
253
254     // Check to see if any of the values defined by this instruction are dead
255     // after definition.  If so, pop them.
256     for (unsigned i = 0, e = DeadRegs.size(); i != e; ++i) {
257       unsigned Reg = DeadRegs[i];
258       if (Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6) {
259         DOUT << "Register FP#" << Reg-X86::FP0 << " is dead!\n";
260         freeStackSlotAfter(I, Reg-X86::FP0);
261       }
262     }
263
264     // Print out all of the instructions expanded to if -debug
265     DEBUG(
266       MachineBasicBlock::iterator PrevI(PrevMI);
267       if (I == PrevI) {
268         cerr << "Just deleted pseudo instruction\n";
269       } else {
270         MachineBasicBlock::iterator Start = I;
271         // Rewind to first instruction newly inserted.
272         while (Start != BB.begin() && prior(Start) != PrevI) --Start;
273         cerr << "Inserted instructions:\n\t";
274         Start->print(*cerr.stream(), &MF.getTarget());
275         while (++Start != next(I)) {}
276       }
277       dumpStack();
278     );
279
280     Changed = true;
281   }
282
283   assert(StackTop == 0 && "Stack not empty at end of basic block?");
284   return Changed;
285 }
286
287 //===----------------------------------------------------------------------===//
288 // Efficient Lookup Table Support
289 //===----------------------------------------------------------------------===//
290
291 namespace {
292   struct TableEntry {
293     unsigned from;
294     unsigned to;
295     bool operator<(const TableEntry &TE) const { return from < TE.from; }
296     friend bool operator<(const TableEntry &TE, unsigned V) {
297       return TE.from < V;
298     }
299     friend bool operator<(unsigned V, const TableEntry &TE) {
300       return V < TE.from;
301     }
302   };
303 }
304
305 static bool TableIsSorted(const TableEntry *Table, unsigned NumEntries) {
306   for (unsigned i = 0; i != NumEntries-1; ++i)
307     if (!(Table[i] < Table[i+1])) return false;
308   return true;
309 }
310
311 static int Lookup(const TableEntry *Table, unsigned N, unsigned Opcode) {
312   const TableEntry *I = std::lower_bound(Table, Table+N, Opcode);
313   if (I != Table+N && I->from == Opcode)
314     return I->to;
315   return -1;
316 }
317
318 #ifdef NDEBUG
319 #define ASSERT_SORTED(TABLE)
320 #else
321 #define ASSERT_SORTED(TABLE)                                              \
322   { static bool TABLE##Checked = false;                                   \
323     if (!TABLE##Checked) {                                                \
324        assert(TableIsSorted(TABLE, array_lengthof(TABLE)) &&              \
325               "All lookup tables must be sorted for efficient access!");  \
326        TABLE##Checked = true;                                             \
327     }                                                                     \
328   }
329 #endif
330
331 //===----------------------------------------------------------------------===//
332 // Register File -> Register Stack Mapping Methods
333 //===----------------------------------------------------------------------===//
334
335 // OpcodeTable - Sorted map of register instructions to their stack version.
336 // The first element is an register file pseudo instruction, the second is the
337 // concrete X86 instruction which uses the register stack.
338 //
339 static const TableEntry OpcodeTable[] = {
340   { X86::ABS_Fp32     , X86::ABS_F     },
341   { X86::ABS_Fp64     , X86::ABS_F     },
342   { X86::ABS_Fp80     , X86::ABS_F     },
343   { X86::ADD_Fp32m    , X86::ADD_F32m  },
344   { X86::ADD_Fp64m    , X86::ADD_F64m  },
345   { X86::ADD_Fp64m32  , X86::ADD_F32m  },
346   { X86::ADD_Fp80m32  , X86::ADD_F32m  },
347   { X86::ADD_Fp80m64  , X86::ADD_F64m  },
348   { X86::ADD_FpI16m32 , X86::ADD_FI16m },
349   { X86::ADD_FpI16m64 , X86::ADD_FI16m },
350   { X86::ADD_FpI16m80 , X86::ADD_FI16m },
351   { X86::ADD_FpI32m32 , X86::ADD_FI32m },
352   { X86::ADD_FpI32m64 , X86::ADD_FI32m },
353   { X86::ADD_FpI32m80 , X86::ADD_FI32m },
354   { X86::CHS_Fp32     , X86::CHS_F     },
355   { X86::CHS_Fp64     , X86::CHS_F     },
356   { X86::CHS_Fp80     , X86::CHS_F     },
357   { X86::CMOVBE_Fp32  , X86::CMOVBE_F  },
358   { X86::CMOVBE_Fp64  , X86::CMOVBE_F  },
359   { X86::CMOVBE_Fp80  , X86::CMOVBE_F  },
360   { X86::CMOVB_Fp32   , X86::CMOVB_F   },
361   { X86::CMOVB_Fp64   , X86::CMOVB_F  },
362   { X86::CMOVB_Fp80   , X86::CMOVB_F  },
363   { X86::CMOVE_Fp32   , X86::CMOVE_F  },
364   { X86::CMOVE_Fp64   , X86::CMOVE_F   },
365   { X86::CMOVE_Fp80   , X86::CMOVE_F   },
366   { X86::CMOVNBE_Fp32 , X86::CMOVNBE_F },
367   { X86::CMOVNBE_Fp64 , X86::CMOVNBE_F },
368   { X86::CMOVNBE_Fp80 , X86::CMOVNBE_F },
369   { X86::CMOVNB_Fp32  , X86::CMOVNB_F  },
370   { X86::CMOVNB_Fp64  , X86::CMOVNB_F  },
371   { X86::CMOVNB_Fp80  , X86::CMOVNB_F  },
372   { X86::CMOVNE_Fp32  , X86::CMOVNE_F  },
373   { X86::CMOVNE_Fp64  , X86::CMOVNE_F  },
374   { X86::CMOVNE_Fp80  , X86::CMOVNE_F  },
375   { X86::CMOVNP_Fp32  , X86::CMOVNP_F  },
376   { X86::CMOVNP_Fp64  , X86::CMOVNP_F  },
377   { X86::CMOVNP_Fp80  , X86::CMOVNP_F  },
378   { X86::CMOVP_Fp32   , X86::CMOVP_F   },
379   { X86::CMOVP_Fp64   , X86::CMOVP_F   },
380   { X86::CMOVP_Fp80   , X86::CMOVP_F   },
381   { X86::COS_Fp32     , X86::COS_F     },
382   { X86::COS_Fp64     , X86::COS_F     },
383   { X86::COS_Fp80     , X86::COS_F     },
384   { X86::DIVR_Fp32m   , X86::DIVR_F32m },
385   { X86::DIVR_Fp64m   , X86::DIVR_F64m },
386   { X86::DIVR_Fp64m32 , X86::DIVR_F32m },
387   { X86::DIVR_Fp80m32 , X86::DIVR_F32m },
388   { X86::DIVR_Fp80m64 , X86::DIVR_F64m },
389   { X86::DIVR_FpI16m32, X86::DIVR_FI16m},
390   { X86::DIVR_FpI16m64, X86::DIVR_FI16m},
391   { X86::DIVR_FpI16m80, X86::DIVR_FI16m},
392   { X86::DIVR_FpI32m32, X86::DIVR_FI32m},
393   { X86::DIVR_FpI32m64, X86::DIVR_FI32m},
394   { X86::DIVR_FpI32m80, X86::DIVR_FI32m},
395   { X86::DIV_Fp32m    , X86::DIV_F32m  },
396   { X86::DIV_Fp64m    , X86::DIV_F64m  },
397   { X86::DIV_Fp64m32  , X86::DIV_F32m  },
398   { X86::DIV_Fp80m32  , X86::DIV_F32m  },
399   { X86::DIV_Fp80m64  , X86::DIV_F64m  },
400   { X86::DIV_FpI16m32 , X86::DIV_FI16m },
401   { X86::DIV_FpI16m64 , X86::DIV_FI16m },
402   { X86::DIV_FpI16m80 , X86::DIV_FI16m },
403   { X86::DIV_FpI32m32 , X86::DIV_FI32m },
404   { X86::DIV_FpI32m64 , X86::DIV_FI32m },
405   { X86::DIV_FpI32m80 , X86::DIV_FI32m },
406   { X86::ILD_Fp16m32  , X86::ILD_F16m  },
407   { X86::ILD_Fp16m64  , X86::ILD_F16m  },
408   { X86::ILD_Fp16m80  , X86::ILD_F16m  },
409   { X86::ILD_Fp32m32  , X86::ILD_F32m  },
410   { X86::ILD_Fp32m64  , X86::ILD_F32m  },
411   { X86::ILD_Fp32m80  , X86::ILD_F32m  },
412   { X86::ILD_Fp64m32  , X86::ILD_F64m  },
413   { X86::ILD_Fp64m64  , X86::ILD_F64m  },
414   { X86::ILD_Fp64m80  , X86::ILD_F64m  },
415   { X86::ISTT_Fp16m32 , X86::ISTT_FP16m},
416   { X86::ISTT_Fp16m64 , X86::ISTT_FP16m},
417   { X86::ISTT_Fp16m80 , X86::ISTT_FP16m},
418   { X86::ISTT_Fp32m32 , X86::ISTT_FP32m},
419   { X86::ISTT_Fp32m64 , X86::ISTT_FP32m},
420   { X86::ISTT_Fp32m80 , X86::ISTT_FP32m},
421   { X86::ISTT_Fp64m32 , X86::ISTT_FP64m},
422   { X86::ISTT_Fp64m64 , X86::ISTT_FP64m},
423   { X86::ISTT_Fp64m80 , X86::ISTT_FP64m},
424   { X86::IST_Fp16m32  , X86::IST_F16m  },
425   { X86::IST_Fp16m64  , X86::IST_F16m  },
426   { X86::IST_Fp16m80  , X86::IST_F16m  },
427   { X86::IST_Fp32m32  , X86::IST_F32m  },
428   { X86::IST_Fp32m64  , X86::IST_F32m  },
429   { X86::IST_Fp32m80  , X86::IST_F32m  },
430   { X86::IST_Fp64m32  , X86::IST_FP64m },
431   { X86::IST_Fp64m64  , X86::IST_FP64m },
432   { X86::IST_Fp64m80  , X86::IST_FP64m },
433   { X86::LD_Fp032     , X86::LD_F0     },
434   { X86::LD_Fp064     , X86::LD_F0     },
435   { X86::LD_Fp080     , X86::LD_F0     },
436   { X86::LD_Fp132     , X86::LD_F1     },
437   { X86::LD_Fp164     , X86::LD_F1     },
438   { X86::LD_Fp180     , X86::LD_F1     },
439   { X86::LD_Fp32m     , X86::LD_F32m   },
440   { X86::LD_Fp32m64   , X86::LD_F32m   },
441   { X86::LD_Fp32m80   , X86::LD_F32m   },
442   { X86::LD_Fp64m     , X86::LD_F64m   },
443   { X86::LD_Fp64m80   , X86::LD_F64m   },
444   { X86::LD_Fp80m     , X86::LD_F80m   },
445   { X86::MUL_Fp32m    , X86::MUL_F32m  },
446   { X86::MUL_Fp64m    , X86::MUL_F64m  },
447   { X86::MUL_Fp64m32  , X86::MUL_F32m  },
448   { X86::MUL_Fp80m32  , X86::MUL_F32m  },
449   { X86::MUL_Fp80m64  , X86::MUL_F64m  },
450   { X86::MUL_FpI16m32 , X86::MUL_FI16m },
451   { X86::MUL_FpI16m64 , X86::MUL_FI16m },
452   { X86::MUL_FpI16m80 , X86::MUL_FI16m },
453   { X86::MUL_FpI32m32 , X86::MUL_FI32m },
454   { X86::MUL_FpI32m64 , X86::MUL_FI32m },
455   { X86::MUL_FpI32m80 , X86::MUL_FI32m },
456   { X86::SIN_Fp32     , X86::SIN_F     },
457   { X86::SIN_Fp64     , X86::SIN_F     },
458   { X86::SIN_Fp80     , X86::SIN_F     },
459   { X86::SQRT_Fp32    , X86::SQRT_F    },
460   { X86::SQRT_Fp64    , X86::SQRT_F    },
461   { X86::SQRT_Fp80    , X86::SQRT_F    },
462   { X86::ST_Fp32m     , X86::ST_F32m   },
463   { X86::ST_Fp64m     , X86::ST_F64m   },
464   { X86::ST_Fp64m32   , X86::ST_F32m   },
465   { X86::ST_Fp80m32   , X86::ST_F32m   },
466   { X86::ST_Fp80m64   , X86::ST_F64m   },
467   { X86::ST_FpP80m    , X86::ST_FP80m  },
468   { X86::SUBR_Fp32m   , X86::SUBR_F32m },
469   { X86::SUBR_Fp64m   , X86::SUBR_F64m },
470   { X86::SUBR_Fp64m32 , X86::SUBR_F32m },
471   { X86::SUBR_Fp80m32 , X86::SUBR_F32m },
472   { X86::SUBR_Fp80m64 , X86::SUBR_F64m },
473   { X86::SUBR_FpI16m32, X86::SUBR_FI16m},
474   { X86::SUBR_FpI16m64, X86::SUBR_FI16m},
475   { X86::SUBR_FpI16m80, X86::SUBR_FI16m},
476   { X86::SUBR_FpI32m32, X86::SUBR_FI32m},
477   { X86::SUBR_FpI32m64, X86::SUBR_FI32m},
478   { X86::SUBR_FpI32m80, X86::SUBR_FI32m},
479   { X86::SUB_Fp32m    , X86::SUB_F32m  },
480   { X86::SUB_Fp64m    , X86::SUB_F64m  },
481   { X86::SUB_Fp64m32  , X86::SUB_F32m  },
482   { X86::SUB_Fp80m32  , X86::SUB_F32m  },
483   { X86::SUB_Fp80m64  , X86::SUB_F64m  },
484   { X86::SUB_FpI16m32 , X86::SUB_FI16m },
485   { X86::SUB_FpI16m64 , X86::SUB_FI16m },
486   { X86::SUB_FpI16m80 , X86::SUB_FI16m },
487   { X86::SUB_FpI32m32 , X86::SUB_FI32m },
488   { X86::SUB_FpI32m64 , X86::SUB_FI32m },
489   { X86::SUB_FpI32m80 , X86::SUB_FI32m },
490   { X86::TST_Fp32     , X86::TST_F     },
491   { X86::TST_Fp64     , X86::TST_F     },
492   { X86::TST_Fp80     , X86::TST_F     },
493   { X86::UCOM_FpIr32  , X86::UCOM_FIr  },
494   { X86::UCOM_FpIr64  , X86::UCOM_FIr  },
495   { X86::UCOM_FpIr80  , X86::UCOM_FIr  },
496   { X86::UCOM_Fpr32   , X86::UCOM_Fr   },
497   { X86::UCOM_Fpr64   , X86::UCOM_Fr   },
498   { X86::UCOM_Fpr80   , X86::UCOM_Fr   },
499 };
500
501 static unsigned getConcreteOpcode(unsigned Opcode) {
502   ASSERT_SORTED(OpcodeTable);
503   int Opc = Lookup(OpcodeTable, array_lengthof(OpcodeTable), Opcode);
504   assert(Opc != -1 && "FP Stack instruction not in OpcodeTable!");
505   return Opc;
506 }
507
508 //===----------------------------------------------------------------------===//
509 // Helper Methods
510 //===----------------------------------------------------------------------===//
511
512 // PopTable - Sorted map of instructions to their popping version.  The first
513 // element is an instruction, the second is the version which pops.
514 //
515 static const TableEntry PopTable[] = {
516   { X86::ADD_FrST0 , X86::ADD_FPrST0  },
517
518   { X86::DIVR_FrST0, X86::DIVR_FPrST0 },
519   { X86::DIV_FrST0 , X86::DIV_FPrST0  },
520
521   { X86::IST_F16m  , X86::IST_FP16m   },
522   { X86::IST_F32m  , X86::IST_FP32m   },
523
524   { X86::MUL_FrST0 , X86::MUL_FPrST0  },
525
526   { X86::ST_F32m   , X86::ST_FP32m    },
527   { X86::ST_F64m   , X86::ST_FP64m    },
528   { X86::ST_Frr    , X86::ST_FPrr     },
529
530   { X86::SUBR_FrST0, X86::SUBR_FPrST0 },
531   { X86::SUB_FrST0 , X86::SUB_FPrST0  },
532
533   { X86::UCOM_FIr  , X86::UCOM_FIPr   },
534
535   { X86::UCOM_FPr  , X86::UCOM_FPPr   },
536   { X86::UCOM_Fr   , X86::UCOM_FPr    },
537 };
538
539 /// popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack after
540 /// the specified instruction.  This attempts to be sneaky and combine the pop
541 /// into the instruction itself if possible.  The iterator is left pointing to
542 /// the last instruction, be it a new pop instruction inserted, or the old
543 /// instruction if it was modified in place.
544 ///
545 void FPS::popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I) {
546   ASSERT_SORTED(PopTable);
547   assert(StackTop > 0 && "Cannot pop empty stack!");
548   RegMap[Stack[--StackTop]] = ~0;     // Update state
549
550   // Check to see if there is a popping version of this instruction...
551   int Opcode = Lookup(PopTable, array_lengthof(PopTable), I->getOpcode());
552   if (Opcode != -1) {
553     I->setDesc(TII->get(Opcode));
554     if (Opcode == X86::UCOM_FPPr)
555       I->RemoveOperand(0);
556   } else {    // Insert an explicit pop
557     I = BuildMI(*MBB, ++I, TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(X86::ST0);
558   }
559 }
560
561 /// freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack, so
562 /// that it is no longer in a register.  If the register is currently at the top
563 /// of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we store the
564 /// current top-of-stack into the specified slot, then pop the top of stack.
565 void FPS::freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned FPRegNo) {
566   if (getStackEntry(0) == FPRegNo) {  // already at the top of stack? easy.
567     popStackAfter(I);
568     return;
569   }
570
571   // Otherwise, store the top of stack into the dead slot, killing the operand
572   // without having to add in an explicit xchg then pop.
573   //
574   unsigned STReg    = getSTReg(FPRegNo);
575   unsigned OldSlot  = getSlot(FPRegNo);
576   unsigned TopReg   = Stack[StackTop-1];
577   Stack[OldSlot]    = TopReg;
578   RegMap[TopReg]    = OldSlot;
579   RegMap[FPRegNo]   = ~0;
580   Stack[--StackTop] = ~0;
581   I = BuildMI(*MBB, ++I, TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(STReg);
582 }
583
584
585 //===----------------------------------------------------------------------===//
586 // Instruction transformation implementation
587 //===----------------------------------------------------------------------===//
588
589 /// handleZeroArgFP - ST(0) = fld0    ST(0) = flds <mem>
590 ///
591 void FPS::handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
592   MachineInstr *MI = I;
593   unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
594
595   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
596   MI->RemoveOperand(0);   // Remove the explicit ST(0) operand
597   MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
598   
599   // Result gets pushed on the stack.
600   pushReg(DestReg);
601 }
602
603 /// handleOneArgFP - fst <mem>, ST(0)
604 ///
605 void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
606   MachineInstr *MI = I;
607   unsigned NumOps = MI->getDesc().getNumOperands();
608   assert((NumOps == 5 || NumOps == 1) &&
609          "Can only handle fst* & ftst instructions!");
610
611   // Is this the last use of the source register?
612   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(NumOps-1));
613   bool KillsSrc = KillsRegister(MI, X86::FP0+Reg);
614
615   // FISTP64m is strange because there isn't a non-popping versions.
616   // If we have one _and_ we don't want to pop the operand, duplicate the value
617   // on the stack instead of moving it.  This ensure that popping the value is
618   // always ok.
619   // Ditto FISTTP16m, FISTTP32m, FISTTP64m, ST_FpP80m.
620   //
621   if (!KillsSrc &&
622       (MI->getOpcode() == X86::IST_Fp64m32 ||
623        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp16m32 ||
624        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp32m32 ||
625        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp64m32 ||
626        MI->getOpcode() == X86::IST_Fp64m64 ||
627        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp16m64 ||
628        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp32m64 ||
629        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp64m64 ||
630        MI->getOpcode() == X86::IST_Fp64m80 ||
631        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp16m80 ||
632        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp32m80 ||
633        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp64m80 ||
634        MI->getOpcode() == X86::ST_FpP80m)) {
635     duplicateToTop(Reg, 7 /*temp register*/, I);
636   } else {
637     moveToTop(Reg, I);            // Move to the top of the stack...
638   }
639   
640   // Convert from the pseudo instruction to the concrete instruction.
641   MI->RemoveOperand(NumOps-1);    // Remove explicit ST(0) operand
642   MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
643
644   if (MI->getOpcode() == X86::IST_FP64m ||
645       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP16m ||
646       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP32m ||
647       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP64m ||
648       MI->getOpcode() == X86::ST_FP80m) {
649     assert(StackTop > 0 && "Stack empty??");
650     --StackTop;
651   } else if (KillsSrc) { // Last use of operand?
652     popStackAfter(I);
653   }
654 }
655
656
657 /// handleOneArgFPRW: Handle instructions that read from the top of stack and
658 /// replace the value with a newly computed value.  These instructions may have
659 /// non-fp operands after their FP operands.
660 ///
661 ///  Examples:
662 ///     R1 = fchs R2
663 ///     R1 = fadd R2, [mem]
664 ///
665 void FPS::handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I) {
666   MachineInstr *MI = I;
667   unsigned NumOps = MI->getDesc().getNumOperands();
668   assert(NumOps >= 2 && "FPRW instructions must have 2 ops!!");
669
670   // Is this the last use of the source register?
671   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(1));
672   bool KillsSrc = KillsRegister(MI, X86::FP0+Reg);
673
674   if (KillsSrc) {
675     // If this is the last use of the source register, just make sure it's on
676     // the top of the stack.
677     moveToTop(Reg, I);
678     assert(StackTop > 0 && "Stack cannot be empty!");
679     --StackTop;
680     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
681   } else {
682     // If this is not the last use of the source register, _copy_ it to the top
683     // of the stack.
684     duplicateToTop(Reg, getFPReg(MI->getOperand(0)), I);
685   }
686
687   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
688   MI->RemoveOperand(1);   // Drop the source operand.
689   MI->RemoveOperand(0);   // Drop the destination operand.
690   MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
691 }
692
693
694 //===----------------------------------------------------------------------===//
695 // Define tables of various ways to map pseudo instructions
696 //
697
698 // ForwardST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(0) op ST(i)
699 static const TableEntry ForwardST0Table[] = {
700   { X86::ADD_Fp32  , X86::ADD_FST0r },
701   { X86::ADD_Fp64  , X86::ADD_FST0r },
702   { X86::ADD_Fp80  , X86::ADD_FST0r },
703   { X86::DIV_Fp32  , X86::DIV_FST0r },
704   { X86::DIV_Fp64  , X86::DIV_FST0r },
705   { X86::DIV_Fp80  , X86::DIV_FST0r },
706   { X86::MUL_Fp32  , X86::MUL_FST0r },
707   { X86::MUL_Fp64  , X86::MUL_FST0r },
708   { X86::MUL_Fp80  , X86::MUL_FST0r },
709   { X86::SUB_Fp32  , X86::SUB_FST0r },
710   { X86::SUB_Fp64  , X86::SUB_FST0r },
711   { X86::SUB_Fp80  , X86::SUB_FST0r },
712 };
713
714 // ReverseST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(i) op ST(0)
715 static const TableEntry ReverseST0Table[] = {
716   { X86::ADD_Fp32  , X86::ADD_FST0r  },   // commutative
717   { X86::ADD_Fp64  , X86::ADD_FST0r  },   // commutative
718   { X86::ADD_Fp80  , X86::ADD_FST0r  },   // commutative
719   { X86::DIV_Fp32  , X86::DIVR_FST0r },
720   { X86::DIV_Fp64  , X86::DIVR_FST0r },
721   { X86::DIV_Fp80  , X86::DIVR_FST0r },
722   { X86::MUL_Fp32  , X86::MUL_FST0r  },   // commutative
723   { X86::MUL_Fp64  , X86::MUL_FST0r  },   // commutative
724   { X86::MUL_Fp80  , X86::MUL_FST0r  },   // commutative
725   { X86::SUB_Fp32  , X86::SUBR_FST0r },
726   { X86::SUB_Fp64  , X86::SUBR_FST0r },
727   { X86::SUB_Fp80  , X86::SUBR_FST0r },
728 };
729
730 // ForwardSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(0) op ST(i)
731 static const TableEntry ForwardSTiTable[] = {
732   { X86::ADD_Fp32  , X86::ADD_FrST0  },   // commutative
733   { X86::ADD_Fp64  , X86::ADD_FrST0  },   // commutative
734   { X86::ADD_Fp80  , X86::ADD_FrST0  },   // commutative
735   { X86::DIV_Fp32  , X86::DIVR_FrST0 },
736   { X86::DIV_Fp64  , X86::DIVR_FrST0 },
737   { X86::DIV_Fp80  , X86::DIVR_FrST0 },
738   { X86::MUL_Fp32  , X86::MUL_FrST0  },   // commutative
739   { X86::MUL_Fp64  , X86::MUL_FrST0  },   // commutative
740   { X86::MUL_Fp80  , X86::MUL_FrST0  },   // commutative
741   { X86::SUB_Fp32  , X86::SUBR_FrST0 },
742   { X86::SUB_Fp64  , X86::SUBR_FrST0 },
743   { X86::SUB_Fp80  , X86::SUBR_FrST0 },
744 };
745
746 // ReverseSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(i) op ST(0)
747 static const TableEntry ReverseSTiTable[] = {
748   { X86::ADD_Fp32  , X86::ADD_FrST0 },
749   { X86::ADD_Fp64  , X86::ADD_FrST0 },
750   { X86::ADD_Fp80  , X86::ADD_FrST0 },
751   { X86::DIV_Fp32  , X86::DIV_FrST0 },
752   { X86::DIV_Fp64  , X86::DIV_FrST0 },
753   { X86::DIV_Fp80  , X86::DIV_FrST0 },
754   { X86::MUL_Fp32  , X86::MUL_FrST0 },
755   { X86::MUL_Fp64  , X86::MUL_FrST0 },
756   { X86::MUL_Fp80  , X86::MUL_FrST0 },
757   { X86::SUB_Fp32  , X86::SUB_FrST0 },
758   { X86::SUB_Fp64  , X86::SUB_FrST0 },
759   { X86::SUB_Fp80  , X86::SUB_FrST0 },
760 };
761
762
763 /// handleTwoArgFP - Handle instructions like FADD and friends which are virtual
764 /// instructions which need to be simplified and possibly transformed.
765 ///
766 /// Result: ST(0) = fsub  ST(0), ST(i)
767 ///         ST(i) = fsub  ST(0), ST(i)
768 ///         ST(0) = fsubr ST(0), ST(i)
769 ///         ST(i) = fsubr ST(0), ST(i)
770 ///
771 void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
772   ASSERT_SORTED(ForwardST0Table); ASSERT_SORTED(ReverseST0Table);
773   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
774   MachineInstr *MI = I;
775
776   unsigned NumOperands = MI->getDesc().getNumOperands();
777   assert(NumOperands == 3 && "Illegal TwoArgFP instruction!");
778   unsigned Dest = getFPReg(MI->getOperand(0));
779   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
780   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
781   bool KillsOp0 = KillsRegister(MI, X86::FP0+Op0);
782   bool KillsOp1 = KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
783
784   unsigned TOS = getStackEntry(0);
785
786   // One of our operands must be on the top of the stack.  If neither is yet, we
787   // need to move one.
788   if (Op0 != TOS && Op1 != TOS) {   // No operand at TOS?
789     // We can choose to move either operand to the top of the stack.  If one of
790     // the operands is killed by this instruction, we want that one so that we
791     // can update right on top of the old version.
792     if (KillsOp0) {
793       moveToTop(Op0, I);         // Move dead operand to TOS.
794       TOS = Op0;
795     } else if (KillsOp1) {
796       moveToTop(Op1, I);
797       TOS = Op1;
798     } else {
799       // All of the operands are live after this instruction executes, so we
800       // cannot update on top of any operand.  Because of this, we must
801       // duplicate one of the stack elements to the top.  It doesn't matter
802       // which one we pick.
803       //
804       duplicateToTop(Op0, Dest, I);
805       Op0 = TOS = Dest;
806       KillsOp0 = true;
807     }
808   } else if (!KillsOp0 && !KillsOp1) {
809     // If we DO have one of our operands at the top of the stack, but we don't
810     // have a dead operand, we must duplicate one of the operands to a new slot
811     // on the stack.
812     duplicateToTop(Op0, Dest, I);
813     Op0 = TOS = Dest;
814     KillsOp0 = true;
815   }
816
817   // Now we know that one of our operands is on the top of the stack, and at
818   // least one of our operands is killed by this instruction.
819   assert((TOS == Op0 || TOS == Op1) && (KillsOp0 || KillsOp1) &&
820          "Stack conditions not set up right!");
821
822   // We decide which form to use based on what is on the top of the stack, and
823   // which operand is killed by this instruction.
824   const TableEntry *InstTable;
825   bool isForward = TOS == Op0;
826   bool updateST0 = (TOS == Op0 && !KillsOp1) || (TOS == Op1 && !KillsOp0);
827   if (updateST0) {
828     if (isForward)
829       InstTable = ForwardST0Table;
830     else
831       InstTable = ReverseST0Table;
832   } else {
833     if (isForward)
834       InstTable = ForwardSTiTable;
835     else
836       InstTable = ReverseSTiTable;
837   }
838
839   int Opcode = Lookup(InstTable, array_lengthof(ForwardST0Table),
840                       MI->getOpcode());
841   assert(Opcode != -1 && "Unknown TwoArgFP pseudo instruction!");
842
843   // NotTOS - The register which is not on the top of stack...
844   unsigned NotTOS = (TOS == Op0) ? Op1 : Op0;
845
846   // Replace the old instruction with a new instruction
847   MBB->remove(I++);
848   I = BuildMI(*MBB, I, TII->get(Opcode)).addReg(getSTReg(NotTOS));
849
850   // If both operands are killed, pop one off of the stack in addition to
851   // overwriting the other one.
852   if (KillsOp0 && KillsOp1 && Op0 != Op1) {
853     assert(!updateST0 && "Should have updated other operand!");
854     popStackAfter(I);   // Pop the top of stack
855   }
856
857   // Update stack information so that we know the destination register is now on
858   // the stack.
859   unsigned UpdatedSlot = getSlot(updateST0 ? TOS : NotTOS);
860   assert(UpdatedSlot < StackTop && Dest < 7);
861   Stack[UpdatedSlot]   = Dest;
862   RegMap[Dest]         = UpdatedSlot;
863   delete MI;   // Remove the old instruction
864 }
865
866 /// handleCompareFP - Handle FUCOM and FUCOMI instructions, which have two FP
867 /// register arguments and no explicit destinations.
868 ///
869 void FPS::handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
870   ASSERT_SORTED(ForwardST0Table); ASSERT_SORTED(ReverseST0Table);
871   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
872   MachineInstr *MI = I;
873
874   unsigned NumOperands = MI->getDesc().getNumOperands();
875   assert(NumOperands == 2 && "Illegal FUCOM* instruction!");
876   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
877   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
878   bool KillsOp0 = KillsRegister(MI, X86::FP0+Op0);
879   bool KillsOp1 = KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
880
881   // Make sure the first operand is on the top of stack, the other one can be
882   // anywhere.
883   moveToTop(Op0, I);
884
885   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
886   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
887   MI->RemoveOperand(1);
888   MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
889
890   // If any of the operands are killed by this instruction, free them.
891   if (KillsOp0) freeStackSlotAfter(I, Op0);
892   if (KillsOp1 && Op0 != Op1) freeStackSlotAfter(I, Op1);
893 }
894
895 /// handleCondMovFP - Handle two address conditional move instructions.  These
896 /// instructions move a st(i) register to st(0) iff a condition is true.  These
897 /// instructions require that the first operand is at the top of the stack, but
898 /// otherwise don't modify the stack at all.
899 void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
900   MachineInstr *MI = I;
901
902   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(0));
903   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(2));
904   bool KillsOp1 = KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
905
906   // The first operand *must* be on the top of the stack.
907   moveToTop(Op0, I);
908
909   // Change the second operand to the stack register that the operand is in.
910   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
911   MI->RemoveOperand(0);
912   MI->RemoveOperand(1);
913   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
914   MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
915   
916   // If we kill the second operand, make sure to pop it from the stack.
917   if (Op0 != Op1 && KillsOp1) {
918     // Get this value off of the register stack.
919     freeStackSlotAfter(I, Op1);
920   }
921 }
922
923
924 /// handleSpecialFP - Handle special instructions which behave unlike other
925 /// floating point instructions.  This is primarily intended for use by pseudo
926 /// instructions.
927 ///
928 void FPS::handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
929   MachineInstr *MI = I;
930   switch (MI->getOpcode()) {
931   default: assert(0 && "Unknown SpecialFP instruction!");
932   case X86::FpGETRESULT32:  // Appears immediately after a call returning FP type!
933   case X86::FpGETRESULT64:  // Appears immediately after a call returning FP type!
934   case X86::FpGETRESULT80:
935     assert(StackTop == 0 && "Stack should be empty after a call!");
936     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
937     break;
938   case X86::FpSETRESULT32:
939   case X86::FpSETRESULT64:
940   case X86::FpSETRESULT80:
941     assert(StackTop == 1 && "Stack should have one element on it to return!");
942     --StackTop;   // "Forget" we have something on the top of stack!
943     break;
944   case X86::MOV_Fp3232:
945   case X86::MOV_Fp3264:
946   case X86::MOV_Fp6432:
947   case X86::MOV_Fp6464: 
948   case X86::MOV_Fp3280:
949   case X86::MOV_Fp6480:
950   case X86::MOV_Fp8032:
951   case X86::MOV_Fp8064: 
952   case X86::MOV_Fp8080: {
953     unsigned SrcReg = getFPReg(MI->getOperand(1));
954     unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
955
956     if (KillsRegister(MI, X86::FP0+SrcReg)) {
957       // If the input operand is killed, we can just change the owner of the
958       // incoming stack slot into the result.
959       unsigned Slot = getSlot(SrcReg);
960       assert(Slot < 7 && DestReg < 7 && "FpMOV operands invalid!");
961       Stack[Slot] = DestReg;
962       RegMap[DestReg] = Slot;
963
964     } else {
965       // For FMOV we just duplicate the specified value to a new stack slot.
966       // This could be made better, but would require substantial changes.
967       duplicateToTop(SrcReg, DestReg, I);
968     }
969     break;
970   }
971   }
972
973   I = MBB->erase(I);  // Remove the pseudo instruction
974   --I;
975 }