Completely rewrite ELFObjectWriter::RecordRelocation.
[oota-llvm.git] / lib / Target / PowerPC / PPCRegisterInfo.cpp
index 8a0954c5bb5f8338994e5d0ecd467d7f6dbdbbed..78c5a124fbb67efbffec80c96d8a63f8b0d58687 100644 (file)
@@ -27,7 +27,6 @@
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
-#include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 
 using namespace llvm;
 
+static cl::opt<bool>
+EnableBasePointer("ppc-use-base-pointer", cl::Hidden, cl::init(true),
+         cl::desc("Enable use of a base pointer for complex stack frames"));
+
+static cl::opt<bool>
+AlwaysBasePointer("ppc-always-use-base-pointer", cl::Hidden, cl::init(false),
+         cl::desc("Force the use of a base pointer in every function"));
+
 PPCRegisterInfo::PPCRegisterInfo(const PPCSubtarget &ST)
   : PPCGenRegisterInfo(ST.isPPC64() ? PPC::LR8 : PPC::LR,
                        ST.isPPC64() ? 0 : 1,
@@ -61,6 +68,7 @@ PPCRegisterInfo::PPCRegisterInfo(const PPCSubtarget &ST)
   ImmToIdxMap[PPC::STH]  = PPC::STHX;   ImmToIdxMap[PPC::STW]  = PPC::STWX;
   ImmToIdxMap[PPC::STFS] = PPC::STFSX;  ImmToIdxMap[PPC::STFD] = PPC::STFDX;
   ImmToIdxMap[PPC::ADDI] = PPC::ADD4;
+  ImmToIdxMap[PPC::LWA_32] = PPC::LWAX_32;
 
   // 64-bit
   ImmToIdxMap[PPC::LHA8] = PPC::LHAX8; ImmToIdxMap[PPC::LBZ8] = PPC::LBZX8;
@@ -144,6 +152,11 @@ BitVector PPCRegisterInfo::getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
   Reserved.set(PPC::FP);
   Reserved.set(PPC::FP8);
 
+  // The BP register is also not really a register, but is the representation
+  // of the base pointer register used by setjmp.
+  Reserved.set(PPC::BP);
+  Reserved.set(PPC::BP8);
+
   // The counter registers must be reserved so that counter-based loops can
   // be correctly formed (and the mtctr instructions are not DCE'd).
   Reserved.set(PPC::CTR);
@@ -173,6 +186,9 @@ BitVector PPCRegisterInfo::getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
     if (PPCFI->needsFP(MF))
       Reserved.set(PPC::X31);
 
+    if (hasBasePointer(MF))
+      Reserved.set(PPC::X30);
+
     // The 64-bit SVR4 ABI reserves r2 for the TOC pointer.
     if (Subtarget.isSVR4ABI()) {
       Reserved.set(PPC::X2);
@@ -182,6 +198,9 @@ BitVector PPCRegisterInfo::getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
   if (PPCFI->needsFP(MF))
     Reserved.set(PPC::R31);
 
+  if (hasBasePointer(MF))
+    Reserved.set(PPC::R30);
+
   // Reserve Altivec registers when Altivec is unavailable.
   if (!Subtarget.hasAltivec())
     for (TargetRegisterClass::iterator I = PPC::VRRCRegClass.begin(),
@@ -210,12 +229,33 @@ PPCRegisterInfo::getRegPressureLimit(const TargetRegisterClass *RC,
   case PPC::F8RCRegClassID:
   case PPC::F4RCRegClassID:
   case PPC::VRRCRegClassID:
+  case PPC::VFRCRegClassID:
+  case PPC::VSLRCRegClassID:
+  case PPC::VSHRCRegClassID:
     return 32 - DefaultSafety;
+  case PPC::VSRCRegClassID:
+  case PPC::VSFRCRegClassID:
+    return 64 - DefaultSafety;
   case PPC::CRRCRegClassID:
     return 8 - DefaultSafety;
   }
 }
 
+const TargetRegisterClass*
+PPCRegisterInfo::getLargestLegalSuperClass(const TargetRegisterClass *RC)const {
+  if (Subtarget.hasVSX()) {
+    // With VSX, we can inflate various sub-register classes to the full VSX
+    // register set.
+
+    if (RC == &PPC::F8RCRegClass)
+      return &PPC::VSFRCRegClass;
+    else if (RC == &PPC::VRRCRegClass)
+      return &PPC::VSRCRegClass;
+  }
+
+  return TargetRegisterInfo::getLargestLegalSuperClass(RC);
+}
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // Stack Frame Processing methods
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -250,8 +290,8 @@ void PPCRegisterInfo::lowerDynamicAlloc(MachineBasicBlock::iterator II) const {
   // Get stack alignments.
   unsigned TargetAlign = MF.getTarget().getFrameLowering()->getStackAlignment();
   unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
-  if (MaxAlign > TargetAlign)
-    report_fatal_error("Dynamic alloca with large aligns not supported");
+  assert((maxCallFrameSize & (MaxAlign-1)) == 0 &&
+         "Maximum call-frame size not sufficiently aligned");
 
   // Determine the previous frame's address.  If FrameSize can't be
   // represented as 16 bits or we need special alignment, then we load the
@@ -276,40 +316,62 @@ void PPCRegisterInfo::lowerDynamicAlloc(MachineBasicBlock::iterator II) const {
       .addImm(0)
       .addReg(PPC::R1);
   }
-  
+
+  bool KillNegSizeReg = MI.getOperand(1).isKill();
+  unsigned NegSizeReg = MI.getOperand(1).getReg();
+
   // Grow the stack and update the stack pointer link, then determine the
   // address of new allocated space.
   if (LP64) {
+    if (MaxAlign > TargetAlign) {
+      unsigned UnalNegSizeReg = NegSizeReg;
+      NegSizeReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(G8RC);
+
+      // Unfortunately, there is no andi, only andi., and we can't insert that
+      // here because we might clobber cr0 while it is live.
+      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LI8), NegSizeReg)
+        .addImm(~(MaxAlign-1));
+
+      unsigned NegSizeReg1 = NegSizeReg;
+      NegSizeReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(G8RC);
+      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::AND8), NegSizeReg)
+        .addReg(UnalNegSizeReg, getKillRegState(KillNegSizeReg))
+        .addReg(NegSizeReg1, RegState::Kill);
+      KillNegSizeReg = true;
+    }
+
     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::STDUX), PPC::X1)
       .addReg(Reg, RegState::Kill)
       .addReg(PPC::X1)
-      .addReg(MI.getOperand(1).getReg());
-    if (!MI.getOperand(1).isKill())
-      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI8), MI.getOperand(0).getReg())
-        .addReg(PPC::X1)
-        .addImm(maxCallFrameSize);
-    else
-      // Implicitly kill the register.
-      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI8), MI.getOperand(0).getReg())
-        .addReg(PPC::X1)
-        .addImm(maxCallFrameSize)
-        .addReg(MI.getOperand(1).getReg(), RegState::ImplicitKill);
+      .addReg(NegSizeReg, getKillRegState(KillNegSizeReg));
+    BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI8), MI.getOperand(0).getReg())
+      .addReg(PPC::X1)
+      .addImm(maxCallFrameSize);
   } else {
+    if (MaxAlign > TargetAlign) {
+      unsigned UnalNegSizeReg = NegSizeReg;
+      NegSizeReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(GPRC);
+
+      // Unfortunately, there is no andi, only andi., and we can't insert that
+      // here because we might clobber cr0 while it is live.
+      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::LI), NegSizeReg)
+        .addImm(~(MaxAlign-1));
+
+      unsigned NegSizeReg1 = NegSizeReg;
+      NegSizeReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(GPRC);
+      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::AND), NegSizeReg)
+        .addReg(UnalNegSizeReg, getKillRegState(KillNegSizeReg))
+        .addReg(NegSizeReg1, RegState::Kill);
+      KillNegSizeReg = true;
+    }
+
     BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::STWUX), PPC::R1)
       .addReg(Reg, RegState::Kill)
       .addReg(PPC::R1)
-      .addReg(MI.getOperand(1).getReg());
-
-    if (!MI.getOperand(1).isKill())
-      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), MI.getOperand(0).getReg())
-        .addReg(PPC::R1)
-        .addImm(maxCallFrameSize);
-    else
-      // Implicitly kill the register.
-      BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), MI.getOperand(0).getReg())
-        .addReg(PPC::R1)
-        .addImm(maxCallFrameSize)
-        .addReg(MI.getOperand(1).getReg(), RegState::ImplicitKill);
+      .addReg(NegSizeReg, getKillRegState(KillNegSizeReg));
+    BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(PPC::ADDI), MI.getOperand(0).getReg())
+      .addReg(PPC::R1)
+      .addImm(maxCallFrameSize);
   }
   
   // Discard the DYNALLOC instruction.
@@ -410,6 +472,127 @@ void PPCRegisterInfo::lowerCRRestore(MachineBasicBlock::iterator II,
   MBB.erase(II);
 }
 
+static unsigned getCRFromCRBit(unsigned SrcReg) {
+  unsigned Reg = 0;
+  if (SrcReg == PPC::CR0LT || SrcReg == PPC::CR0GT ||
+      SrcReg == PPC::CR0EQ || SrcReg == PPC::CR0UN)
+    Reg = PPC::CR0;
+  else if (SrcReg == PPC::CR1LT || SrcReg == PPC::CR1GT ||
+           SrcReg == PPC::CR1EQ || SrcReg == PPC::CR1UN)
+    Reg = PPC::CR1;
+  else if (SrcReg == PPC::CR2LT || SrcReg == PPC::CR2GT ||
+           SrcReg == PPC::CR2EQ || SrcReg == PPC::CR2UN)
+    Reg = PPC::CR2;
+  else if (SrcReg == PPC::CR3LT || SrcReg == PPC::CR3GT ||
+           SrcReg == PPC::CR3EQ || SrcReg == PPC::CR3UN)
+    Reg = PPC::CR3;
+  else if (SrcReg == PPC::CR4LT || SrcReg == PPC::CR4GT ||
+           SrcReg == PPC::CR4EQ || SrcReg == PPC::CR4UN)
+    Reg = PPC::CR4;
+  else if (SrcReg == PPC::CR5LT || SrcReg == PPC::CR5GT ||
+           SrcReg == PPC::CR5EQ || SrcReg == PPC::CR5UN)
+    Reg = PPC::CR5;
+  else if (SrcReg == PPC::CR6LT || SrcReg == PPC::CR6GT ||
+           SrcReg == PPC::CR6EQ || SrcReg == PPC::CR6UN)
+    Reg = PPC::CR6;
+  else if (SrcReg == PPC::CR7LT || SrcReg == PPC::CR7GT ||
+           SrcReg == PPC::CR7EQ || SrcReg == PPC::CR7UN)
+    Reg = PPC::CR7;
+
+  assert(Reg != 0 && "Invalid CR bit register");
+  return Reg;
+}
+
+void PPCRegisterInfo::lowerCRBitSpilling(MachineBasicBlock::iterator II,
+                                         unsigned FrameIndex) const {
+  // Get the instruction.
+  MachineInstr &MI = *II;       // ; SPILL_CRBIT <SrcReg>, <offset>
+  // Get the instruction's basic block.
+  MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
+  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
+  DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
+
+  bool LP64 = Subtarget.isPPC64();
+  const TargetRegisterClass *G8RC = &PPC::G8RCRegClass;
+  const TargetRegisterClass *GPRC = &PPC::GPRCRegClass;
+
+  unsigned Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(LP64 ? G8RC : GPRC);
+  unsigned SrcReg = MI.getOperand(0).getReg();
+
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(TargetOpcode::KILL),
+          getCRFromCRBit(SrcReg))
+          .addReg(SrcReg, getKillRegState(MI.getOperand(0).isKill()));
+
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::MFOCRF8 : PPC::MFOCRF), Reg)
+          .addReg(getCRFromCRBit(SrcReg));
+    
+  // If the saved register wasn't CR0LT, shift the bits left so that the bit to
+  // store is the first one. Mask all but that bit.
+  unsigned Reg1 = Reg;
+  Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(LP64 ? G8RC : GPRC);
+
+  // rlwinm rA, rA, ShiftBits, 0, 0.
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::RLWINM8 : PPC::RLWINM), Reg)
+    .addReg(Reg1, RegState::Kill)
+    .addImm(getEncodingValue(SrcReg))
+    .addImm(0).addImm(0);
+
+  addFrameReference(BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::STW8 : PPC::STW))
+                    .addReg(Reg, RegState::Kill),
+                    FrameIndex);
+
+  // Discard the pseudo instruction.
+  MBB.erase(II);
+}
+
+void PPCRegisterInfo::lowerCRBitRestore(MachineBasicBlock::iterator II,
+                                      unsigned FrameIndex) const {
+  // Get the instruction.
+  MachineInstr &MI = *II;       // ; <DestReg> = RESTORE_CRBIT <offset>
+  // Get the instruction's basic block.
+  MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
+  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
+  DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
+
+  bool LP64 = Subtarget.isPPC64();
+  const TargetRegisterClass *G8RC = &PPC::G8RCRegClass;
+  const TargetRegisterClass *GPRC = &PPC::GPRCRegClass;
+
+  unsigned Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(LP64 ? G8RC : GPRC);
+  unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
+  assert(MI.definesRegister(DestReg) &&
+    "RESTORE_CRBIT does not define its destination");
+
+  addFrameReference(BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::LWZ8 : PPC::LWZ),
+                              Reg), FrameIndex);
+
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), DestReg);
+
+  unsigned RegO = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(LP64 ? G8RC : GPRC);
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::MFOCRF8 : PPC::MFOCRF), RegO)
+          .addReg(getCRFromCRBit(DestReg));
+
+  unsigned ShiftBits = getEncodingValue(DestReg);
+  // rlwimi r11, r10, 32-ShiftBits, ..., ...
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::RLWIMI8 : PPC::RLWIMI), RegO)
+           .addReg(RegO, RegState::Kill).addReg(Reg, RegState::Kill)
+           .addImm(ShiftBits ? 32-ShiftBits : 0)
+           .addImm(ShiftBits).addImm(ShiftBits);
+           
+  BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(LP64 ? PPC::MTOCRF8 : PPC::MTOCRF),
+          getCRFromCRBit(DestReg))
+            .addReg(RegO, RegState::Kill)
+           // Make sure we have a use dependency all the way through this
+           // sequence of instructions. We can't have the other bits in the CR
+           // modified in between the mfocrf and the mtocrf.
+            .addReg(getCRFromCRBit(DestReg), RegState::Implicit);
+
+  // Discard the pseudo instruction.
+  MBB.erase(II);
+}
+
 void PPCRegisterInfo::lowerVRSAVESpilling(MachineBasicBlock::iterator II,
                                           unsigned FrameIndex) const {
   // Get the instruction.
@@ -491,6 +674,7 @@ static bool usesIXAddr(const MachineInstr &MI) {
   default:
     return false;
   case PPC::LWA:
+  case PPC::LWA_32:
   case PPC::LD:
   case PPC::STD:
     return true;
@@ -524,7 +708,6 @@ PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
   // Get the frame info.
   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
-  const TargetFrameLowering *TFI = MF.getTarget().getFrameLowering();
   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 
   unsigned OffsetOperandNo = getOffsetONFromFION(MI, FIOperandNum);
@@ -553,6 +736,12 @@ PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
   } else if (OpC == PPC::RESTORE_CR) {
     lowerCRRestore(II, FrameIndex);
     return;
+  } else if (OpC == PPC::SPILL_CRBIT) {
+    lowerCRBitSpilling(II, FrameIndex);
+    return;
+  } else if (OpC == PPC::RESTORE_CRBIT) {
+    lowerCRBitRestore(II, FrameIndex);
+    return;
   } else if (OpC == PPC::SPILL_VRSAVE) {
     lowerVRSAVESpilling(II, FrameIndex);
     return;
@@ -562,12 +751,8 @@ PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
   }
 
   // Replace the FrameIndex with base register with GPR1 (SP) or GPR31 (FP).
-
-  bool is64Bit = Subtarget.isPPC64();
-  MI.getOperand(FIOperandNum).ChangeToRegister(TFI->hasFP(MF) ?
-                                              (is64Bit ? PPC::X31 : PPC::R31) :
-                                                (is64Bit ? PPC::X1 : PPC::R1),
-                                              false);
+  MI.getOperand(FIOperandNum).ChangeToRegister(
+    FrameIndex < 0 ? getBaseRegister(MF) : getFrameRegister(MF), false);
 
   // Figure out if the offset in the instruction is shifted right two bits.
   bool isIXAddr = usesIXAddr(MI);
@@ -586,8 +771,10 @@ PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
   // Naked functions have stack size 0, although getStackSize may not reflect that
   // because we didn't call all the pieces that compute it for naked functions.
   if (!MF.getFunction()->getAttributes().
-        hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Naked))
-    Offset += MFI->getStackSize();
+        hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Naked)) {
+    if (!(hasBasePointer(MF) && FrameIndex < 0))
+      Offset += MFI->getStackSize();
+  }
 
   // If we can, encode the offset directly into the instruction.  If this is a
   // normal PPC "ri" instruction, any 16-bit value can be safely encoded.  If
@@ -605,6 +792,7 @@ PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
   // The offset doesn't fit into a single register, scavenge one to build the
   // offset in.
 
+  bool is64Bit = Subtarget.isPPC64();
   const TargetRegisterClass *G8RC = &PPC::G8RCRegClass;
   const TargetRegisterClass *GPRC = &PPC::GPRCRegClass;
   const TargetRegisterClass *RC = is64Bit ? G8RC : GPRC;
@@ -650,12 +838,42 @@ unsigned PPCRegisterInfo::getFrameRegister(const MachineFunction &MF) const {
     return TFI->hasFP(MF) ? PPC::X31 : PPC::X1;
 }
 
-unsigned PPCRegisterInfo::getEHExceptionRegister() const {
-  return !Subtarget.isPPC64() ? PPC::R3 : PPC::X3;
+unsigned PPCRegisterInfo::getBaseRegister(const MachineFunction &MF) const {
+  if (!hasBasePointer(MF))
+    return getFrameRegister(MF);
+
+  return Subtarget.isPPC64() ? PPC::X30 : PPC::R30;
+}
+
+bool PPCRegisterInfo::hasBasePointer(const MachineFunction &MF) const {
+  if (!EnableBasePointer)
+    return false;
+  if (AlwaysBasePointer)
+    return true;
+
+  // If we need to realign the stack, then the stack pointer can no longer
+  // serve as an offset into the caller's stack space. As a result, we need a
+  // base pointer.
+  return needsStackRealignment(MF);
 }
 
-unsigned PPCRegisterInfo::getEHHandlerRegister() const {
-  return !Subtarget.isPPC64() ? PPC::R4 : PPC::X4;
+bool PPCRegisterInfo::canRealignStack(const MachineFunction &MF) const {
+  if (MF.getFunction()->hasFnAttribute("no-realign-stack"))
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
+bool PPCRegisterInfo::needsStackRealignment(const MachineFunction &MF) const {
+  const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+  const Function *F = MF.getFunction();
+  unsigned StackAlign = MF.getTarget().getFrameLowering()->getStackAlignment();
+  bool requiresRealignment =
+    ((MFI->getMaxAlignment() > StackAlign) ||
+     F->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
+                                     Attribute::StackAlignment));
+
+  return requiresRealignment && canRealignStack(MF);
 }
 
 /// Returns true if the instruction's frame index