support/tools/TableGen/InstrSelectorEmitter.h

   1 //===- InstrInfoEmitter.h - Generate a Instruction Set Desc. ----*- C++ -*-===//
   2 //
   3 // This tablegen backend is responsible for emitting a description of the target
   4 // instruction set for the code generator.
   5 //
   6 //===----------------------------------------------------------------------===//
   7
   8 #ifndef INSTRSELECTOR_EMITTER_H
   9 #define INSTRSELECTOR_EMITTER_H
  10
  11 #include "TableGenBackend.h"
  12 #include "CodeGenWrappers.h"
  13 #include <vector>
  14 #include <map>
  15 class DagInit;
  16 class Init;
  17 class InstrSelectorEmitter;
  18
  19 /// NodeType - Represents Information parsed from the DagNode entries.
  20 ///
  21 struct NodeType {
  22   enum ArgResultTypes {
  23     // Both argument and return types...
  24     Val,            // A non-void type
  25     Arg0,           // Value matches the type of Arg0
  26     Ptr,            // Tree node is the type of the target pointer
  27
  28     // Return types
  29     Void,           // Tree node always returns void
  30   };
  31
  32   ArgResultTypes ResultType;
  33   std::vector<ArgResultTypes> ArgTypes;
  34
  35   NodeType(ArgResultTypes RT, std::vector<ArgResultTypes> &AT) : ResultType(RT){
  36     AT.swap(ArgTypes);
  37   }
  38
  39   NodeType() : ResultType(Val) {}
  40   NodeType(const NodeType &N) : ResultType(N.ResultType), ArgTypes(N.ArgTypes){}
  41
  42   static ArgResultTypes Translate(Record *R);
  43 };
  44
  45
  46
  47 /// TreePatternNode - Represent a node of the tree patterns.
  48 ///
  49 class TreePatternNode {
  50   /// Operator - The operation that this node represents... this is null if this
  51   /// is a leaf.
  52   Record *Operator;
  53
  54   /// Type - The inferred value type...
  55   ///
  56   MVT::ValueType                Type;
  57
  58   /// Children - If this is not a leaf (Operator != 0), this is the subtrees
  59   /// that we contain.
  60   std::vector<TreePatternNode*> Children;
  61
  62   /// Value - If this node is a leaf, this indicates what the thing is.
  63   ///
  64   Init *Value;
  65 public:
  66   TreePatternNode(Record *o, const std::vector<TreePatternNode*> &c)
  67     : Operator(o), Type(MVT::Other), Children(c), Value(0) {}
  68   TreePatternNode(Init *V) : Operator(0), Type(MVT::Other), Value(V) {}
  69
  70   Record *getOperator() const {
  71     assert(Operator && "This is a leaf node!");
  72     return Operator;
  73   }
  74   MVT::ValueType getType() const { return Type; }
  75   void setType(MVT::ValueType T) { Type = T; }
  76
  77   bool isLeaf() const { return Operator == 0; }
  78
  79   const std::vector<TreePatternNode*> &getChildren() const {
  80     assert(Operator != 0 && "This is a leaf node!");
  81     return Children;
  82   }
  83   unsigned getNumChildren() const { return Children.size(); }
  84   TreePatternNode *getChild(unsigned c) const {
  85     assert(c < Children.size() && "Child access out of range!");
  86     return getChildren()[c];
  87   }
  88
  89   Init *getValue() const {
  90     assert(Operator == 0 && "This is not a leaf node!");
  91     return Value;
  92   }
  93
  94   /// getValueRecord - Returns the value of this tree node as a record.  For now
  95   /// we only allow DefInit's as our leaf values, so this is used.
  96   Record *getValueRecord() const;
  97
  98   /// clone - Make a copy of this tree and all of its children.
  99   ///
 100   TreePatternNode *clone() const;
 101
 102   void dump() const;
 103
 104   /// InstantiateNonterminals - If this pattern refers to any nonterminals which
 105   /// are not themselves completely resolved, clone the nonterminal and resolve
 106   /// it with the using context we provide.
 107   void InstantiateNonterminals(InstrSelectorEmitter &ISE);
 108
 109   /// UpdateNodeType - Set the node type of N to VT if VT contains information.
 110   /// If N already contains a conflicting type, then throw an exception.  This
 111   /// returns true if any information was updated.
 112   ///
 113   bool updateNodeType(MVT::ValueType VT, const std::string &RecName);
 114 };
 115
 116 std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const TreePatternNode &N);
 117
 118
 119
 120 /// Pattern - Represent a pattern of one form or another.  Currently, three
 121 /// types of patterns are possible: Instruction's, Nonterminals, and Expanders.
 122 ///
 123 struct Pattern {
 124   enum PatternType {
 125     Nonterminal, Instruction, Expander
 126   };
 127 private:
 128   /// PTy - The type of pattern this is.
 129   ///
 130   PatternType PTy;
 131
 132   /// Tree - The tree pattern which corresponds to this pattern.  Note that if
 133   /// there was a (set) node on the outside level that it has been stripped off.
 134   ///
 135   TreePatternNode *Tree;
 136
 137   /// Result - If this is an instruction or expander pattern, this is the
 138   /// register result, specified with a (set) in the pattern.
 139   ///
 140   Record *Result;
 141
 142   /// TheRecord - The actual TableGen record corresponding to this pattern.
 143   ///
 144   Record *TheRecord;
 145
 146   /// Resolved - This is true of the pattern is useful in practice.  In
 147   /// particular, some non-terminals will have non-resolvable types.  When a
 148   /// user of the non-terminal is later found, they will have inferred a type
 149   /// for the result of the non-terminal, which cause a clone of an unresolved
 150   /// nonterminal to be made which is "resolved".
 151   ///
 152   bool Resolved;
 153
 154   /// ISE - the instruction selector emitter coordinating this madness.
 155   ///
 156   InstrSelectorEmitter &ISE;
 157 public:
 158
 159   /// Pattern constructor - Parse the specified DagInitializer into the current
 160   /// record.
 161   Pattern(PatternType pty, DagInit *RawPat, Record *TheRec,
 162           InstrSelectorEmitter &ise);
 163
 164   /// Pattern - Constructor used for cloning nonterminal patterns
 165   Pattern(TreePatternNode *tree, Record *rec, bool res,
 166           InstrSelectorEmitter &ise) : PTy(Nonterminal), Tree(tree), Result(0),
 167                                        TheRecord(rec), Resolved(res), ISE(ise){}
 168
 169   /// getPatternType - Return what flavor of Record this pattern originated from
 170   ///
 171   PatternType getPatternType() const { return PTy; }
 172
 173   /// getTree - Return the tree pattern which corresponds to this pattern.
 174   ///
 175   TreePatternNode *getTree() const { return Tree; }
 176
 177   Record *getResult() const { return Result; }
 178
 179   /// getRecord - Return the actual TableGen record corresponding to this
 180   /// pattern.
 181   ///
 182   Record *getRecord() const { return TheRecord; }
 183
 184   bool isResolved() const { return Resolved; }
 185
 186   /// InferAllTypes - Runs the type inference engine on the current pattern,
 187   /// stopping when nothing can be inferred, then updating the Resolved field.
 188   void InferAllTypes();
 189
 190   /// InstantiateNonterminals - If this pattern refers to any nonterminals which
 191   /// are not themselves completely resolved, clone the nonterminal and resolve
 192   /// it with the using context we provide.
 193   void InstantiateNonterminals() {
 194     Tree->InstantiateNonterminals(ISE);
 195   }
 196
 197   /// clone - This method is used to make an exact copy of the current pattern,
 198   /// then change the "TheRecord" instance variable to the specified record.
 199   ///
 200   Pattern *clone(Record *R) const;
 201
 202   /// error - Throw an exception, prefixing it with information about this
 203   /// pattern.
 204   void error(const std::string &Msg) const;
 205
 206   /// getSlotName - If this is a leaf node, return the slot name that the
 207   /// operand will update.
 208   std::string getSlotName() const;
 209   static std::string getSlotName(Record *R);
 210
 211   void dump() const;
 212
 213 private:
 214   MVT::ValueType getIntrinsicType(Record *R) const;
 215   TreePatternNode *ParseTreePattern(DagInit *DI);
 216   bool InferTypes(TreePatternNode *N, bool &MadeChange);
 217 };
 218
 219 std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pattern &P);
 220
 221
 222 /// PatternOrganizer - This class represents all of the patterns which are
 223 /// useful for the instruction selector, neatly catagorized in a hierarchical
 224 /// structure.
 225 struct PatternOrganizer {
 226   /// PatternsForNode - The list of patterns which can produce a value of a
 227   /// particular slot type, given a particular root node in the tree.  All of
 228   /// the patterns in this vector produce the same value type and have the same
 229   /// root DAG node.
 230   typedef std::vector<Pattern*> PatternsForNode;
 231
 232   /// NodesForSlot - This map keeps track of all of the root DAG nodes which can
 233   /// lead to the production of a value for this slot.  All of the patterns in
 234   /// this data structure produces values of the same slot.
 235   typedef std::map<Record*, PatternsForNode> NodesForSlot;
 236
 237   /// AllPatterns - This data structure contains all patterns in the instruction
 238   /// selector.
 239   std::map<std::string, NodesForSlot> AllPatterns;
 240
 241   // Forwarding functions...
 242   typedef std::map<std::string, NodesForSlot>::iterator iterator;
 243   iterator begin() { return AllPatterns.begin(); }
 244   iterator end()   { return AllPatterns.end(); }
 245
 246
 247   /// addPattern - Add the specified pattern to the appropriate location in the
 248   /// collection.
 249   void addPattern(Pattern *P);
 250 };
 251
 252
 253 /// InstrSelectorEmitter - The top-level class which coordinates construction
 254 /// and emission of the instruction selector.
 255 ///
 256 class InstrSelectorEmitter : public TableGenBackend {
 257   RecordKeeper &Records;
 258   CodeGenTarget Target;
 259
 260   std::map<Record*, NodeType> NodeTypes;
 261
 262   /// Patterns - a list of all of the patterns defined by the target description
 263   ///
 264   std::map<Record*, Pattern*> Patterns;
 265
 266   /// InstantiatedNTs - A data structure to keep track of which nonterminals
 267   /// have been instantiated already...
 268   ///
 269   std::map<std::pair<Pattern*,MVT::ValueType>, Record*> InstantiatedNTs;
 270
 271   /// ComputableValues - This map indicates which patterns can be used to
 272   /// generate a value that is used by the selector.  The keys of this map
 273   /// implicitly define the values that are used by the selector.
 274   ///
 275   PatternOrganizer ComputableValues;
 276
 277 public:
 278   InstrSelectorEmitter(RecordKeeper &R) : Records(R) {}
 279
 280   // run - Output the instruction set description, returning true on failure.
 281   void run(std::ostream &OS);
 282
 283   const CodeGenTarget &getTarget() const { return Target; }
 284   std::map<Record*, NodeType> &getNodeTypes() { return NodeTypes; }
 285   const NodeType &getNodeType(Record *R) const {
 286     std::map<Record*, NodeType>::const_iterator I = NodeTypes.find(R);
 287     assert(I != NodeTypes.end() && "Unknown node type!");
 288     return I->second;
 289   }
 290
 291   /// getPattern - return the pattern corresponding to the specified record, or
 292   /// null if there is none.
 293   Pattern *getPattern(Record *R) const {
 294     std::map<Record*, Pattern*>::const_iterator I = Patterns.find(R);
 295     return I != Patterns.end() ? I->second : 0;
 296   }
 297
 298   /// ReadNonterminal - This method parses the specified record as a
 299   /// nonterminal, but only if it hasn't been read in already.
 300   Pattern *ReadNonterminal(Record *R);
 301
 302   /// InstantiateNonterminal - This method takes the nonterminal specified by
 303   /// NT, which should not be completely resolved, clones it, applies ResultTy
 304   /// to its root, then runs the type inference stuff on it.  This should
 305   /// produce a newly resolved nonterminal, which we make a record for and
 306   /// return.  To be extra fancy and efficient, this only makes one clone for
 307   /// each type it is instantiated with.
 308   Record *InstantiateNonterminal(Pattern *NT, MVT::ValueType ResultTy);
 309
 310 private:
 311   // ReadNodeTypes - Read in all of the node types in the current RecordKeeper,
 312   // turning them into the more accessible NodeTypes data structure.
 313   void ReadNodeTypes();
 314
 315   // ReadNonTerminals - Read in all nonterminals and incorporate them into our
 316   // pattern database.
 317   void ReadNonterminals();
 318
 319   // ReadInstructionPatterns - Read in all subclasses of Instruction, and
 320   // process those with a useful Pattern field.
 321   void ReadInstructionPatterns();
 322
 323   // ReadExpanderPatterns - Read in all of the expanded patterns.
 324   void ReadExpanderPatterns();
 325
 326   // InstantiateNonterminals - Instantiate any unresolved nonterminals with
 327   // information from the context that they are used in.
 328   void InstantiateNonterminals();
 329
 330   // CalculateComputableValues - Fill in the ComputableValues map through
 331   // analysis of the patterns we are playing with.
 332   void CalculateComputableValues();
 333
 334   // EmitMatchCosters - Given a list of patterns, which all have the same root
 335   // pattern operator, emit an efficient decision tree to decide which one to
 336   // pick.  This is structured this way to avoid reevaluations of non-obvious
 337   // subexpressions.
 338   void EmitMatchCosters(std::ostream &OS,
 339             const std::vector<std::pair<Pattern*, TreePatternNode*> > &Patterns,
 340                         const std::string &VarPrefix, unsigned Indent);
 341 };
 342
 343 #endif