Avoid crashing on Arguments, just silently miscompile
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86ISelSimple.cpp
index 8cbe969843d4300f7b683f06d51264e1d4b47881..27c5d061c266e7c5593a25fabe34c6e5d775f1ea 100644 (file)
@@ -6,18 +6,25 @@
 
 #include "X86.h"
 #include "X86InstrInfo.h"
+#include "X86InstrBuilder.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/iTerminators.h"
+#include "llvm/iOperators.h"
 #include "llvm/iOther.h"
 #include "llvm/iPHINode.h"
+#include "llvm/iMemory.h"
 #include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
+#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
 #include <map>
 
+using namespace MOTy;  // Get Use, Def, UseAndDef
+
 namespace {
   struct ISel : public FunctionPass, InstVisitor<ISel> {
     TargetMachine &TM;
@@ -37,6 +44,7 @@ namespace {
       F = &MachineFunction::construct(&Fn, TM);
       visit(Fn);
       RegMap.clear();
+      CurReg = MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
       F = 0;
       return false;  // We never modify the LLVM itself.
     }
@@ -55,8 +63,11 @@ namespace {
     // Visitation methods for various instructions.  These methods simply emit
     // fixed X86 code for each instruction.
     //
+
+    // Control flow operators
     void visitReturnInst(ReturnInst &RI);
     void visitBranchInst(BranchInst &BI);
+    void visitCallInst(CallInst &I);
 
     // Arithmetic operators
     void visitSimpleBinary(BinaryOperator &B, unsigned OpcodeClass);
@@ -74,16 +85,29 @@ namespace {
     void visitXor(BinaryOperator &B) { visitSimpleBinary(B, 4); }
 
     // Binary comparison operators
+    void visitSetCCInst(SetCondInst &I, unsigned OpNum);
+    void visitSetEQ(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 0); }
+    void visitSetNE(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 1); }
+    void visitSetLT(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 2); }
+    void visitSetGT(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 3); }
+    void visitSetLE(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 4); }
+    void visitSetGE(SetCondInst &I) { visitSetCCInst(I, 5); }
+
+    // Memory Instructions
+    void visitLoadInst(LoadInst &I);
+    void visitStoreInst(StoreInst &I);
 
     // Other operators
     void visitShiftInst(ShiftInst &I);
     void visitPHINode(PHINode &I);
+    void visitCastInst(CastInst &I);
 
     void visitInstruction(Instruction &I) {
       std::cerr << "Cannot instruction select: " << I;
       abort();
     }
 
+    void promote32 (const unsigned targetReg, Value *v);
     
     /// copyConstantToRegister - Output the instructions required to put the
     /// specified constant into the specified register.
@@ -97,43 +121,65 @@ namespace {
     unsigned getReg(Value &V) { return getReg(&V); }  // Allow references
     unsigned getReg(Value *V) {
       unsigned &Reg = RegMap[V];
-      if (Reg == 0)
+      if (Reg == 0) {
         Reg = CurReg++;
+        RegMap[V] = Reg;
+
+        // Add the mapping of regnumber => reg class to MachineFunction
+        F->addRegMap(Reg,
+                     TM.getRegisterInfo()->getRegClassForType(V->getType()));
+      }
 
       // If this operand is a constant, emit the code to copy the constant into
       // the register here...
       //
-      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
+      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
         copyConstantToRegister(C, Reg);
+      } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
+        // Move the address of the global into the register
+        BuildMI(BB, X86::MOVir32, 1, Reg).addReg(GV);
+      } else if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
+        std::cerr << "ERROR: Arguments not implemented in SimpleInstSel\n";
+      } else {
+        assert(0 && "Don't know how to handle a value of this type!");
+      }
 
       return Reg;
     }
   };
 }
 
+/// TypeClass - Used by the X86 backend to group LLVM types by their basic X86
+/// Representation.
+///
+enum TypeClass {
+  cByte, cShort, cInt, cLong, cFloat, cDouble
+};
+
 /// getClass - Turn a primitive type into a "class" number which is based on the
 /// size of the type, and whether or not it is floating point.
 ///
-static inline unsigned getClass(const Type *Ty) {
+static inline TypeClass getClass(const Type *Ty) {
   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
   case Type::SByteTyID:
-  case Type::UByteTyID:   return 0;          // Byte operands are class #0
+  case Type::UByteTyID:   return cByte;      // Byte operands are class #0
   case Type::ShortTyID:
-  case Type::UShortTyID:  return 1;          // Short operands are class #1
+  case Type::UShortTyID:  return cShort;     // Short operands are class #1
   case Type::IntTyID:
   case Type::UIntTyID:
-  case Type::PointerTyID: return 2;          // Int's and pointers are class #2
+  case Type::PointerTyID: return cInt;       // Int's and pointers are class #2
 
   case Type::LongTyID:
-  case Type::ULongTyID:   return 3;          // Longs are class #3
-  case Type::FloatTyID:   return 4;          // Float is class #4
-  case Type::DoubleTyID:  return 5;          // Doubles are class #5
+  case Type::ULongTyID:   return cLong;      // Longs are class #3
+  case Type::FloatTyID:   return cFloat;     // Float is class #4
+  case Type::DoubleTyID:  return cDouble;    // Doubles are class #5
   default:
     assert(0 && "Invalid type to getClass!");
-    return 0;  // not reached
+    return cByte;  // not reached
   }
 }
 
+
 /// copyConstantToRegister - Output the instructions required to put the
 /// specified constant into the specified register.
 ///
@@ -161,6 +207,112 @@ void ISel::copyConstantToRegister(Constant *C, unsigned R) {
 }
 
 
+/// SetCC instructions - Here we just emit boilerplate code to set a byte-sized
+/// register, then move it to wherever the result should be. 
+/// We handle FP setcc instructions by pushing them, doing a
+/// compare-and-pop-twice, and then copying the concodes to the main
+/// processor's concodes (I didn't make this up, it's in the Intel manual)
+///
+void ISel::visitSetCCInst(SetCondInst &I, unsigned OpNum) {
+  // The arguments are already supposed to be of the same type.
+  const Type *CompTy = I.getOperand(0)->getType();
+  unsigned reg1 = getReg(I.getOperand(0));
+  unsigned reg2 = getReg(I.getOperand(1));
+
+  unsigned Class = getClass(CompTy);
+  switch (Class) {
+    // Emit: cmp <var1>, <var2> (do the comparison).  We can
+    // compare 8-bit with 8-bit, 16-bit with 16-bit, 32-bit with
+    // 32-bit.
+  case cByte:
+    BuildMI (BB, X86::CMPrr8, 2).addReg (reg1).addReg (reg2);
+    break;
+  case cShort:
+    BuildMI (BB, X86::CMPrr16, 2).addReg (reg1).addReg (reg2);
+    break;
+  case cInt:
+    BuildMI (BB, X86::CMPrr32, 2).addReg (reg1).addReg (reg2);
+    break;
+
+    // Push the variables on the stack with fldl opcodes.
+    // FIXME: assuming var1, var2 are in memory, if not, spill to
+    // stack first
+  case cFloat:  // Floats
+    BuildMI (BB, X86::FLDr4, 1).addReg (reg1);
+    BuildMI (BB, X86::FLDr4, 1).addReg (reg2);
+    break;
+  case cDouble:  // Doubles
+    BuildMI (BB, X86::FLDr8, 1).addReg (reg1);
+    BuildMI (BB, X86::FLDr8, 1).addReg (reg2);
+    break;
+  case cLong:
+  default:
+    visitInstruction(I);
+  }
+
+  if (CompTy->isFloatingPoint()) {
+    // (Non-trapping) compare and pop twice.
+    BuildMI (BB, X86::FUCOMPP, 0);
+    // Move fp status word (concodes) to ax.
+    BuildMI (BB, X86::FNSTSWr8, 1, X86::AX);
+    // Load real concodes from ax.
+    BuildMI (BB, X86::SAHF, 1).addReg(X86::AH);
+  }
+
+  // Emit setOp instruction (extract concode; clobbers ax),
+  // using the following mapping:
+  // LLVM  -> X86 signed  X86 unsigned
+  // -----    -----       -----
+  // seteq -> sete        sete
+  // setne -> setne       setne
+  // setlt -> setl        setb
+  // setgt -> setg        seta
+  // setle -> setle       setbe
+  // setge -> setge       setae
+
+  static const unsigned OpcodeTab[2][6] = {
+    {X86::SETEr, X86::SETNEr, X86::SETBr, X86::SETAr, X86::SETBEr, X86::SETAEr},
+    {X86::SETEr, X86::SETNEr, X86::SETLr, X86::SETGr, X86::SETLEr, X86::SETGEr},
+  };
+
+  BuildMI(BB, OpcodeTab[CompTy->isSigned()][OpNum], 0, X86::AL);
+  
+  // Put it in the result using a move.
+  BuildMI (BB, X86::MOVrr8, 1, getReg(I)).addReg(X86::AL);
+}
+
+/// promote32 - Emit instructions to turn a narrow operand into a 32-bit-wide
+/// operand, in the specified target register.
+void
+ISel::promote32 (const unsigned targetReg, Value *v)
+{
+  unsigned vReg = getReg (v);
+  unsigned Class = getClass (v->getType ());
+  bool isUnsigned = v->getType ()->isUnsigned ();
+  assert (((Class == cByte) || (Class == cShort) || (Class == cInt))
+         && "Unpromotable operand class in promote32");
+  switch (Class)
+    {
+    case cByte:
+      // Extend value into target register (8->32)
+      if (isUnsigned)
+       BuildMI (BB, X86::MOVZXr32r8, 1, targetReg).addReg (vReg);
+      else
+       BuildMI (BB, X86::MOVSXr32r8, 1, targetReg).addReg (vReg);
+      break;
+    case cShort:
+      // Extend value into target register (16->32)
+      if (isUnsigned)
+       BuildMI (BB, X86::MOVZXr32r16, 1, targetReg).addReg (vReg);
+      else
+       BuildMI (BB, X86::MOVSXr32r16, 1, targetReg).addReg (vReg);
+      break;
+    case cInt:
+      // Move value into target register (32->32)
+      BuildMI (BB, X86::MOVrr32, 1, targetReg).addReg (vReg);
+      break;
+    }
+}
 
 /// 'ret' instruction - Here we are interested in meeting the x86 ABI.  As such,
 /// we have the following possibilities:
@@ -170,18 +322,46 @@ void ISel::copyConstantToRegister(Constant *C, unsigned R) {
 ///   ret short, ushort: Extend value into EAX and return
 ///   ret int, uint    : Move value into EAX and return
 ///   ret pointer      : Move value into EAX and return
-///   ret long, ulong  : Move value into EAX/EDX (?) and return
-///   ret float/double : ?  Top of FP stack?  XMM0?
+///   ret long, ulong  : Move value into EAX/EDX and return
+///   ret float/double : Top of FP stack
 ///
-void ISel::visitReturnInst(ReturnInst &I) {
-  if (I.getNumOperands() != 0) {  // Not 'ret void'?
-    // Move result into a hard register... then emit a ret
-    visitInstruction(I);  // abort
-  }
-
-  // Emit a simple 'ret' instruction... appending it to the end of the basic
-  // block
-  BuildMI(BB, X86::RET, 0);
+void
+ISel::visitReturnInst (ReturnInst &I)
+{
+  if (I.getNumOperands () == 0)
+    {
+      // Emit a 'ret' instruction
+      BuildMI (BB, X86::RET, 0);
+      return;
+    }
+  Value *rv = I.getOperand (0);
+  unsigned Class = getClass (rv->getType ());
+  switch (Class)
+    {
+      // integral return values: extend or move into EAX and return. 
+    case cByte:
+    case cShort:
+    case cInt:
+      promote32 (X86::EAX, rv);
+      break;
+      // ret float/double: top of FP stack
+      // FLD <val>
+    case cFloat:               // Floats
+      BuildMI (BB, X86::FLDr4, 1).addReg (getReg (rv));
+      break;
+    case cDouble:              // Doubles
+      BuildMI (BB, X86::FLDr8, 1).addReg (getReg (rv));
+      break;
+    case cLong:
+      // ret long: use EAX(least significant 32 bits)/EDX (most
+      // significant 32)...uh, I think so Brain, but how do i call
+      // up the two parts of the value from inside this mouse
+      // cage? *zort*
+    default:
+      visitInstruction (I);
+    }
+  // Emit a 'ret' instruction
+  BuildMI (BB, X86::RET, 0);
 }
 
 /// visitBranchInst - Handle conditional and unconditional branches here.  Note
@@ -189,13 +369,61 @@ void ISel::visitReturnInst(ReturnInst &I) {
 /// jump to a block that is the immediate successor of the current block, we can
 /// just make a fall-through. (but we don't currently).
 ///
-void ISel::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
-  if (BI.isConditional())   // Only handles unconditional branches so far...
-    visitInstruction(BI);
-
-  BuildMI(BB, X86::JMP, 1).addPCDisp(BI.getSuccessor(0));
+void
+ISel::visitBranchInst (BranchInst & BI)
+{
+  if (BI.isConditional ())
+    {
+      BasicBlock *ifTrue = BI.getSuccessor (0);
+      BasicBlock *ifFalse = BI.getSuccessor (1); // this is really unobvious 
+
+      // simplest thing I can think of: compare condition with zero,
+      // followed by jump-if-equal to ifFalse, and jump-if-nonequal to
+      // ifTrue
+      unsigned int condReg = getReg (BI.getCondition ());
+      BuildMI (BB, X86::CMPri8, 2).addReg (condReg).addZImm (0);
+      BuildMI (BB, X86::JNE, 1).addPCDisp (BI.getSuccessor (0));
+      BuildMI (BB, X86::JE, 1).addPCDisp (BI.getSuccessor (1));
+    }
+  else // unconditional branch
+    {
+      BuildMI (BB, X86::JMP, 1).addPCDisp (BI.getSuccessor (0));
+    }
 }
 
+/// visitCallInst - Push args on stack and do a procedure call instruction.
+void
+ISel::visitCallInst (CallInst & CI)
+{
+  // Push the arguments on the stack in reverse order, as specified by
+  // the ABI.
+  for (unsigned i = CI.getNumOperands()-1; i >= 1; --i)
+    {
+      Value *v = CI.getOperand (i);
+      switch (getClass (v->getType ()))
+       {
+       case cByte:
+       case cShort:
+         // Promote V to 32 bits wide, and move the result into EAX,
+         // then push EAX.
+         promote32 (X86::EAX, v);
+         BuildMI (BB, X86::PUSHr32, 1).addReg (X86::EAX);
+         break;
+       case cInt:
+       case cFloat: {
+          unsigned Reg = getReg(v);
+          BuildMI (BB, X86::PUSHr32, 1).addReg(Reg);
+         break;
+        }
+       default:
+         // FIXME: long/ulong/double args not handled.
+         visitInstruction (CI);
+         break;
+       }
+    }
+  // Emit a CALL instruction with PC-relative displacement.
+  BuildMI (BB, X86::CALLpcrel32, 1).addPCDisp (CI.getCalledValue ());
+}
 
 /// visitSimpleBinary - Implement simple binary operators for integral types...
 /// OperatorClass is one of: 0 for Add, 1 for Sub, 2 for And, 3 for Or,
@@ -238,21 +466,21 @@ void ISel::visitMul(BinaryOperator &I) {
   static const unsigned MulOpcode[]={ X86::MULrr8, X86::MULrr16, X86::MULrr32 };
   static const unsigned MovOpcode[]={ X86::MOVrr8, X86::MOVrr16, X86::MOVrr32 };
 
-  unsigned Reg = Regs[Class];
-  unsigned Op0Reg = getReg(I.getOperand(1));
-  unsigned Op1Reg = getReg(I.getOperand(1));
+  unsigned Reg     = Regs[Class];
+  unsigned Op0Reg  = getReg(I.getOperand(0));
+  unsigned Op1Reg  = getReg(I.getOperand(1));
 
   // Put the first operand into one of the A registers...
   BuildMI(BB, MovOpcode[Class], 1, Reg).addReg(Op0Reg);
   
-  // Emit the appropriate multiple instruction...
-  // FIXME: We need to mark that this modified AH, DX, or EDX also!!
-  BuildMI(BB, MulOpcode[Class], 2, Reg).addReg(Reg).addReg(Op1Reg);
+  // Emit the appropriate multiply instruction...
+  BuildMI(BB, MulOpcode[Class], 1).addReg(Op1Reg);
 
   // Put the result into the destination register...
   BuildMI(BB, MovOpcode[Class], 1, getReg(I)).addReg(Reg);
 }
 
+
 /// visitDivRem - Handle division and remainder instructions... these
 /// instruction both require the same instructions to be generated, they just
 /// select the result from a different register.  Note that both of these
@@ -265,7 +493,7 @@ void ISel::visitDivRem(BinaryOperator &I) {
 
   static const unsigned Regs[]     ={ X86::AL    , X86::AX     , X86::EAX     };
   static const unsigned MovOpcode[]={ X86::MOVrr8, X86::MOVrr16, X86::MOVrr32 };
-  static const unsigned ExtOpcode[]={ X86::CBW   , X86::CWD    , X86::CWQ     };
+  static const unsigned ExtOpcode[]={ X86::CBW   , X86::CWD    , X86::CDQ     };
   static const unsigned ClrOpcode[]={ X86::XORrr8, X86::XORrr16, X86::XORrr32 };
   static const unsigned ExtRegs[]  ={ X86::AH    , X86::DX     , X86::EDX     };
 
@@ -277,7 +505,7 @@ void ISel::visitDivRem(BinaryOperator &I) {
   bool isSigned   = I.getType()->isSigned();
   unsigned Reg    = Regs[Class];
   unsigned ExtReg = ExtRegs[Class];
-  unsigned Op0Reg = getReg(I.getOperand(1));
+  unsigned Op0Reg = getReg(I.getOperand(0));
   unsigned Op1Reg = getReg(I.getOperand(1));
 
   // Put the first operand into one of the A registers...
@@ -285,23 +513,23 @@ void ISel::visitDivRem(BinaryOperator &I) {
 
   if (isSigned) {
     // Emit a sign extension instruction...
-    BuildMI(BB, ExtOpcode[Class], 1, ExtReg).addReg(Reg);
+    BuildMI(BB, ExtOpcode[Class], 0);
   } else {
     // If unsigned, emit a zeroing instruction... (reg = xor reg, reg)
     BuildMI(BB, ClrOpcode[Class], 2, ExtReg).addReg(ExtReg).addReg(ExtReg);
   }
 
+  // Emit the appropriate divide or remainder instruction...
+  BuildMI(BB, DivOpcode[isSigned][Class], 1).addReg(Op1Reg);
+
   // Figure out which register we want to pick the result out of...
   unsigned DestReg = (I.getOpcode() == Instruction::Div) ? Reg : ExtReg;
   
-  // Emit the appropriate multiple instruction...
-  // FIXME: We need to mark that this modified AH, DX, or EDX also!!
-  BuildMI(BB,DivOpcode[isSigned][Class], 2, DestReg).addReg(Reg).addReg(Op1Reg);
-
   // Put the result into the destination register...
   BuildMI(BB, MovOpcode[Class], 1, getReg(I)).addReg(DestReg);
 }
 
+
 /// Shift instructions: 'shl', 'sar', 'shr' - Some special cases here
 /// for constant immediate shift values, and for constant immediate
 /// shift values equal to 1. Even the general case is sort of special,
@@ -359,10 +587,42 @@ void ISel::visitShiftInst (ShiftInst &I) {
       const unsigned *OpTab = // Figure out the operand table to use
         NonConstantOperand[isLeftShift*2+isOperandSigned];
 
-      BuildMI(BB, OpTab[OperandClass], 2, DestReg).addReg(Op0r).addReg(X86::CL);
+      BuildMI(BB, OpTab[OperandClass], 1, DestReg).addReg(Op0r);
     }
 }
 
+
+/// visitLoadInst - Implement LLVM load instructions in terms of the x86 'mov'
+/// instruction.
+///
+void ISel::visitLoadInst(LoadInst &I) {
+  unsigned Class = getClass(I.getType());
+  if (Class > 2)  // FIXME: Handle longs and others...
+    visitInstruction(I);
+
+  static const unsigned Opcode[] = { X86::MOVmr8, X86::MOVmr16, X86::MOVmr32 };
+
+  unsigned AddressReg = getReg(I.getOperand(0));
+  addDirectMem(BuildMI(BB, Opcode[Class], 4, getReg(I)), AddressReg);
+}
+
+
+/// visitStoreInst - Implement LLVM store instructions in terms of the x86 'mov'
+/// instruction.
+///
+void ISel::visitStoreInst(StoreInst &I) {
+  unsigned Class = getClass(I.getOperand(0)->getType());
+  if (Class > 2)  // FIXME: Handle longs and others...
+    visitInstruction(I);
+
+  static const unsigned Opcode[] = { X86::MOVrm8, X86::MOVrm16, X86::MOVrm32 };
+
+  unsigned ValReg = getReg(I.getOperand(0));
+  unsigned AddressReg = getReg(I.getOperand(1));
+  addDirectMem(BuildMI(BB, Opcode[Class], 1+4), AddressReg).addReg(ValReg);
+}
+
+
 /// visitPHINode - Turn an LLVM PHI node into an X86 PHI node...
 ///
 void ISel::visitPHINode(PHINode &PN) {
@@ -377,6 +637,52 @@ void ISel::visitPHINode(PHINode &PN) {
   }
 }
 
+/// visitCastInst - Here we have various kinds of copying with or without
+/// sign extension going on.
+void
+ISel::visitCastInst (CastInst &CI)
+{
+//> cast larger int to smaller int -->  copy least significant byte/word w/ mov?
+//
+//I'm not really sure what to do with this.  We could insert a pseudo-op
+//that says take the low X bits of a Y bit register, but for now we can just
+//force the value into, say, EAX, then rip out AL or AX.  The advantage of  
+//the former is that the register allocator could use any register it wants,
+//but for now this obviously doesn't matter.  :)
+
+  const Type *targetType = CI.getType ();
+  Value *operand = CI.getOperand (0);
+  unsigned int operandReg = getReg (operand);
+  const Type *sourceType = operand->getType ();
+  unsigned int destReg = getReg (CI);
+
+  // cast to bool:
+  if (targetType == Type::BoolTy) {
+    // Emit Compare
+    BuildMI (BB, X86::CMPri8, 2).addReg (operandReg).addZImm (0);
+    // Emit Set-if-not-zero
+    BuildMI (BB, X86::SETNEr, 1, destReg);
+    return;
+  }
+
+// if size of target type == size of source type
+// Emit Mov reg(target) <- reg(source)
+
+// if size of target type > size of source type
+//     if both types are integer types
+//             if source type is signed
+//                 sbyte to short, ushort: Emit movsx 8->16
+//                 sbyte to int, uint:     Emit movsx 8->32
+//                 short to int, uint:     Emit movsx 16->32
+//             else if source type is unsigned
+//                 ubyte to short, ushort: Emit movzx 8->16
+//                 ubyte to int, uint:     Emit movzx 8->32
+//                 ushort to int, uint:    Emit movzx 16->32
+//     if both types are fp types
+//             float to double: Emit fstp, fld (???)
+
+  visitInstruction (CI);
+}
 
 /// createSimpleX86InstructionSelector - This pass converts an LLVM function
 /// into a machine code representation is a very simple peep-hole fashion.  The