Add a comment to TargetInstrInfo about FoldImmediate
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetInstrInfo.h
1 //===-- llvm/Target/TargetInstrInfo.h - Instruction Info --------*- C++ -*-===//
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 describes the target machine instruction set to the code generator.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
15 #define LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
16
17 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
18 #include "llvm/CodeGen/DFAPacketizer.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
20 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
21
22 namespace llvm {
23
24 class InstrItineraryData;
25 class LiveVariables;
26 class MCAsmInfo;
27 class MachineMemOperand;
28 class MachineRegisterInfo;
29 class MDNode;
30 class MCInst;
31 class MCSchedModel;
32 class SDNode;
33 class ScheduleHazardRecognizer;
34 class SelectionDAG;
35 class ScheduleDAG;
36 class TargetRegisterClass;
37 class TargetRegisterInfo;
38 class BranchProbability;
39
40 template<class T> class SmallVectorImpl;
41
42
43 //---------------------------------------------------------------------------
44 ///
45 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instruction set
46 ///
47 class TargetInstrInfo : public MCInstrInfo {
48   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
49   void operator=(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
50 public:
51   TargetInstrInfo(int CFSetupOpcode = -1, int CFDestroyOpcode = -1)
52     : CallFrameSetupOpcode(CFSetupOpcode),
53       CallFrameDestroyOpcode(CFDestroyOpcode) {
54   }
55
56   virtual ~TargetInstrInfo();
57
58   /// getRegClass - Givem a machine instruction descriptor, returns the register
59   /// class constraint for OpNum, or NULL.
60   const TargetRegisterClass *getRegClass(const MCInstrDesc &TID,
61                                          unsigned OpNum,
62                                          const TargetRegisterInfo *TRI,
63                                          const MachineFunction &MF) const;
64
65   /// isTriviallyReMaterializable - Return true if the instruction is trivially
66   /// rematerializable, meaning it has no side effects and requires no operands
67   /// that aren't always available.
68   bool isTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
69                                    AliasAnalysis *AA = 0) const {
70     return MI->getOpcode() == TargetOpcode::IMPLICIT_DEF ||
71            (MI->getDesc().isRematerializable() &&
72             (isReallyTriviallyReMaterializable(MI, AA) ||
73              isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(MI, AA)));
74   }
75
76 protected:
77   /// isReallyTriviallyReMaterializable - For instructions with opcodes for
78   /// which the M_REMATERIALIZABLE flag is set, this hook lets the target
79   /// specify whether the instruction is actually trivially rematerializable,
80   /// taking into consideration its operands. This predicate must return false
81   /// if the instruction has any side effects other than producing a value, or
82   /// if it requres any address registers that are not always available.
83   virtual bool isReallyTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
84                                                  AliasAnalysis *AA) const {
85     return false;
86   }
87
88 private:
89   /// isReallyTriviallyReMaterializableGeneric - For instructions with opcodes
90   /// for which the M_REMATERIALIZABLE flag is set and the target hook
91   /// isReallyTriviallyReMaterializable returns false, this function does
92   /// target-independent tests to determine if the instruction is really
93   /// trivially rematerializable.
94   bool isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(const MachineInstr *MI,
95                                                 AliasAnalysis *AA) const;
96
97 public:
98   /// getCallFrameSetup/DestroyOpcode - These methods return the opcode of the
99   /// frame setup/destroy instructions if they exist (-1 otherwise).  Some
100   /// targets use pseudo instructions in order to abstract away the difference
101   /// between operating with a frame pointer and operating without, through the
102   /// use of these two instructions.
103   ///
104   int getCallFrameSetupOpcode() const { return CallFrameSetupOpcode; }
105   int getCallFrameDestroyOpcode() const { return CallFrameDestroyOpcode; }
106
107   /// isCoalescableExtInstr - Return true if the instruction is a "coalescable"
108   /// extension instruction. That is, it's like a copy where it's legal for the
109   /// source to overlap the destination. e.g. X86::MOVSX64rr32. If this returns
110   /// true, then it's expected the pre-extension value is available as a subreg
111   /// of the result register. This also returns the sub-register index in
112   /// SubIdx.
113   virtual bool isCoalescableExtInstr(const MachineInstr &MI,
114                                      unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
115                                      unsigned &SubIdx) const {
116     return false;
117   }
118
119   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
120   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
121   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
122   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
123   /// any side effects other than loading from the stack slot.
124   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
125                                        int &FrameIndex) const {
126     return 0;
127   }
128
129   /// isLoadFromStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
130   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
131   /// reliable for correctness.
132   virtual unsigned isLoadFromStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
133                                              int &FrameIndex) const {
134     return 0;
135   }
136
137   /// hasLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction has
138   /// a load from a stack slot, return true along with the FrameIndex
139   /// of the loaded stack slot and the machine mem operand containing
140   /// the reference.  If not, return false.  Unlike
141   /// isLoadFromStackSlot, this returns true for any instructions that
142   /// loads from the stack.  This is just a hint, as some cases may be
143   /// missed.
144   virtual bool hasLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
145                                     const MachineMemOperand *&MMO,
146                                     int &FrameIndex) const;
147
148   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
149   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
150   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
151   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
152   /// any side effects other than storing to the stack slot.
153   virtual unsigned isStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
154                                       int &FrameIndex) const {
155     return 0;
156   }
157
158   /// isStoreToStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
159   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
160   /// reliable for correctness.
161   virtual unsigned isStoreToStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
162                                             int &FrameIndex) const {
163     return 0;
164   }
165
166   /// hasStoreToStackSlot - If the specified machine instruction has a
167   /// store to a stack slot, return true along with the FrameIndex of
168   /// the loaded stack slot and the machine mem operand containing the
169   /// reference.  If not, return false.  Unlike isStoreToStackSlot,
170   /// this returns true for any instructions that stores to the
171   /// stack.  This is just a hint, as some cases may be missed.
172   virtual bool hasStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
173                                    const MachineMemOperand *&MMO,
174                                    int &FrameIndex) const;
175
176   /// reMaterialize - Re-issue the specified 'original' instruction at the
177   /// specific location targeting a new destination register.
178   /// The register in Orig->getOperand(0).getReg() will be substituted by
179   /// DestReg:SubIdx. Any existing subreg index is preserved or composed with
180   /// SubIdx.
181   virtual void reMaterialize(MachineBasicBlock &MBB,
182                              MachineBasicBlock::iterator MI,
183                              unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
184                              const MachineInstr *Orig,
185                              const TargetRegisterInfo &TRI) const;
186
187   /// duplicate - Create a duplicate of the Orig instruction in MF. This is like
188   /// MachineFunction::CloneMachineInstr(), but the target may update operands
189   /// that are required to be unique.
190   ///
191   /// The instruction must be duplicable as indicated by isNotDuplicable().
192   virtual MachineInstr *duplicate(MachineInstr *Orig,
193                                   MachineFunction &MF) const;
194
195   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
196   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
197   /// may be able to convert a two-address instruction into one or more true
198   /// three-address instructions on demand.  This allows the X86 target (for
199   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
200   /// would require register copies due to two-addressness.
201   ///
202   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
203   /// performed, otherwise it returns the last new instruction.
204   ///
205   virtual MachineInstr *
206   convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
207                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI, LiveVariables *LV) const {
208     return 0;
209   }
210
211   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are
212   /// commutable but require converting to different instructions or making
213   /// non-trivial changes to commute them, this method can overloaded to do
214   /// that.  The default implementation simply swaps the commutable operands.
215   /// If NewMI is false, MI is modified in place and returned; otherwise, a
216   /// new machine instruction is created and returned.  Do not call this
217   /// method for a non-commutable instruction, but there may be some cases
218   /// where this method fails and returns null.
219   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI,
220                                            bool NewMI = false) const;
221
222   /// findCommutedOpIndices - If specified MI is commutable, return the two
223   /// operand indices that would swap value. Return false if the instruction
224   /// is not in a form which this routine understands.
225   virtual bool findCommutedOpIndices(MachineInstr *MI, unsigned &SrcOpIdx1,
226                                      unsigned &SrcOpIdx2) const;
227
228   /// produceSameValue - Return true if two machine instructions would produce
229   /// identical values. By default, this is only true when the two instructions
230   /// are deemed identical except for defs. If this function is called when the
231   /// IR is still in SSA form, the caller can pass the MachineRegisterInfo for
232   /// aggressive checks.
233   virtual bool produceSameValue(const MachineInstr *MI0,
234                                 const MachineInstr *MI1,
235                                 const MachineRegisterInfo *MRI = 0) const;
236
237   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
238   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
239   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
240   /// with the following information in various cases:
241   ///
242   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
243   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
244   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
245   ///    the destination block.
246   /// 3. If this block ends with a conditional branch and it falls through to a
247   ///    successor block, it sets TBB to be the branch destination block and a
248   ///    list of operands that evaluate the condition. These operands can be
249   ///    passed to other TargetInstrInfo methods to create new branches.
250   /// 4. If this block ends with a conditional branch followed by an
251   ///    unconditional branch, it returns the 'true' destination in TBB, the
252   ///    'false' destination in FBB, and a list of operands that evaluate the
253   ///    condition.  These operands can be passed to other TargetInstrInfo
254   ///    methods to create new branches.
255   ///
256   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
257   /// cases where this method returns success.
258   ///
259   /// If AllowModify is true, then this routine is allowed to modify the basic
260   /// block (e.g. delete instructions after the unconditional branch).
261   ///
262   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
263                              MachineBasicBlock *&FBB,
264                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
265                              bool AllowModify = false) const {
266     return true;
267   }
268
269   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
270   /// This is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success. It
271   /// returns the number of instructions that were removed.
272   virtual unsigned RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
273     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!");
274   }
275
276   /// InsertBranch - Insert branch code into the end of the specified
277   /// MachineBasicBlock.  The operands to this method are the same as those
278   /// returned by AnalyzeBranch.  This is only invoked in cases where
279   /// AnalyzeBranch returns success. It returns the number of instructions
280   /// inserted.
281   ///
282   /// It is also invoked by tail merging to add unconditional branches in
283   /// cases where AnalyzeBranch doesn't apply because there was no original
284   /// branch to analyze.  At least this much must be implemented, else tail
285   /// merging needs to be disabled.
286   virtual unsigned InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
287                                 MachineBasicBlock *FBB,
288                                 const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
289                                 DebugLoc DL) const {
290     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!");
291   }
292
293   /// ReplaceTailWithBranchTo - Delete the instruction OldInst and everything
294   /// after it, replacing it with an unconditional branch to NewDest. This is
295   /// used by the tail merging pass.
296   virtual void ReplaceTailWithBranchTo(MachineBasicBlock::iterator Tail,
297                                        MachineBasicBlock *NewDest) const;
298
299   /// isLegalToSplitMBBAt - Return true if it's legal to split the given basic
300   /// block at the specified instruction (i.e. instruction would be the start
301   /// of a new basic block).
302   virtual bool isLegalToSplitMBBAt(MachineBasicBlock &MBB,
303                                    MachineBasicBlock::iterator MBBI) const {
304     return true;
305   }
306
307   /// isProfitableToIfCvt - Return true if it's profitable to predicate
308   /// instructions with accumulated instruction latency of "NumCycles"
309   /// of the specified basic block, where the probability of the instructions
310   /// being executed is given by Probability, and Confidence is a measure
311   /// of our confidence that it will be properly predicted.
312   virtual
313   bool isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
314                            unsigned ExtraPredCycles,
315                            const BranchProbability &Probability) const {
316     return false;
317   }
318
319   /// isProfitableToIfCvt - Second variant of isProfitableToIfCvt, this one
320   /// checks for the case where two basic blocks from true and false path
321   /// of a if-then-else (diamond) are predicated on mutally exclusive
322   /// predicates, where the probability of the true path being taken is given
323   /// by Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
324   /// will be properly predicted.
325   virtual bool
326   isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &TMBB,
327                       unsigned NumTCycles, unsigned ExtraTCycles,
328                       MachineBasicBlock &FMBB,
329                       unsigned NumFCycles, unsigned ExtraFCycles,
330                       const BranchProbability &Probability) const {
331     return false;
332   }
333
334   /// isProfitableToDupForIfCvt - Return true if it's profitable for
335   /// if-converter to duplicate instructions of specified accumulated
336   /// instruction latencies in the specified MBB to enable if-conversion.
337   /// The probability of the instructions being executed is given by
338   /// Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
339   /// will be properly predicted.
340   virtual bool
341   isProfitableToDupForIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
342                             const BranchProbability &Probability) const {
343     return false;
344   }
345
346   /// isProfitableToUnpredicate - Return true if it's profitable to unpredicate
347   /// one side of a 'diamond', i.e. two sides of if-else predicated on mutually
348   /// exclusive predicates.
349   /// e.g.
350   ///   subeq  r0, r1, #1
351   ///   addne  r0, r1, #1
352   /// =>
353   ///   sub    r0, r1, #1
354   ///   addne  r0, r1, #1
355   ///
356   /// This may be profitable is conditional instructions are always executed.
357   virtual bool isProfitableToUnpredicate(MachineBasicBlock &TMBB,
358                                          MachineBasicBlock &FMBB) const {
359     return false;
360   }
361
362   /// canInsertSelect - Return true if it is possible to insert a select
363   /// instruction that chooses between TrueReg and FalseReg based on the
364   /// condition code in Cond.
365   ///
366   /// When successful, also return the latency in cycles from TrueReg,
367   /// FalseReg, and Cond to the destination register. In most cases, a select
368   /// instruction will be 1 cycle, so CondCycles = TrueCycles = FalseCycles = 1
369   ///
370   /// Some x86 implementations have 2-cycle cmov instructions.
371   ///
372   /// @param MBB         Block where select instruction would be inserted.
373   /// @param Cond        Condition returned by AnalyzeBranch.
374   /// @param TrueReg     Virtual register to select when Cond is true.
375   /// @param FalseReg    Virtual register to select when Cond is false.
376   /// @param CondCycles  Latency from Cond+Branch to select output.
377   /// @param TrueCycles  Latency from TrueReg to select output.
378   /// @param FalseCycles Latency from FalseReg to select output.
379   virtual bool canInsertSelect(const MachineBasicBlock &MBB,
380                                const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
381                                unsigned TrueReg, unsigned FalseReg,
382                                int &CondCycles,
383                                int &TrueCycles, int &FalseCycles) const {
384     return false;
385   }
386
387   /// insertSelect - Insert a select instruction into MBB before I that will
388   /// copy TrueReg to DstReg when Cond is true, and FalseReg to DstReg when
389   /// Cond is false.
390   ///
391   /// This function can only be called after canInsertSelect() returned true.
392   /// The condition in Cond comes from AnalyzeBranch, and it can be assumed
393   /// that the same flags or registers required by Cond are available at the
394   /// insertion point.
395   ///
396   /// @param MBB      Block where select instruction should be inserted.
397   /// @param I        Insertion point.
398   /// @param DL       Source location for debugging.
399   /// @param DstReg   Virtual register to be defined by select instruction.
400   /// @param Cond     Condition as computed by AnalyzeBranch.
401   /// @param TrueReg  Virtual register to copy when Cond is true.
402   /// @param FalseReg Virtual register to copy when Cons is false.
403   virtual void insertSelect(MachineBasicBlock &MBB,
404                             MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
405                             unsigned DstReg,
406                             const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
407                             unsigned TrueReg, unsigned FalseReg) const {
408     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::insertSelect!");
409   }
410
411   /// analyzeSelect - Analyze the given select instruction, returning true if
412   /// it cannot be understood. It is assumed that MI->isSelect() is true.
413   ///
414   /// When successful, return the controlling condition and the operands that
415   /// determine the true and false result values.
416   ///
417   ///   Result = SELECT Cond, TrueOp, FalseOp
418   ///
419   /// Some targets can optimize select instructions, for example by predicating
420   /// the instruction defining one of the operands. Such targets should set
421   /// Optimizable.
422   ///
423   /// @param         MI Select instruction to analyze.
424   /// @param Cond    Condition controlling the select.
425   /// @param TrueOp  Operand number of the value selected when Cond is true.
426   /// @param FalseOp Operand number of the value selected when Cond is false.
427   /// @param Optimizable Returned as true if MI is optimizable.
428   /// @returns False on success.
429   virtual bool analyzeSelect(const MachineInstr *MI,
430                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
431                              unsigned &TrueOp, unsigned &FalseOp,
432                              bool &Optimizable) const {
433     assert(MI && MI->getDesc().isSelect() && "MI must be a select instruction");
434     return true;
435   }
436
437   /// optimizeSelect - Given a select instruction that was understood by
438   /// analyzeSelect and returned Optimizable = true, attempt to optimize MI by
439   /// merging it with one of its operands. Returns NULL on failure.
440   ///
441   /// When successful, returns the new select instruction. The client is
442   /// responsible for deleting MI.
443   ///
444   /// If both sides of the select can be optimized, PreferFalse is used to pick
445   /// a side.
446   ///
447   /// @param MI          Optimizable select instruction.
448   /// @param PreferFalse Try to optimize FalseOp instead of TrueOp.
449   /// @returns Optimized instruction or NULL.
450   virtual MachineInstr *optimizeSelect(MachineInstr *MI,
451                                        bool PreferFalse = false) const {
452     // This function must be implemented if Optimizable is ever set.
453     llvm_unreachable("Target must implement TargetInstrInfo::optimizeSelect!");
454   }
455
456   /// copyPhysReg - Emit instructions to copy a pair of physical registers.
457   ///
458   /// This function should support copies within any legal register class as
459   /// well as any cross-class copies created during instruction selection.
460   ///
461   /// The source and destination registers may overlap, which may require a
462   /// careful implementation when multiple copy instructions are required for
463   /// large registers. See for example the ARM target.
464   virtual void copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
465                            MachineBasicBlock::iterator MI, DebugLoc DL,
466                            unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
467                            bool KillSrc) const {
468     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::copyPhysReg!");
469   }
470
471   /// storeRegToStackSlot - Store the specified register of the given register
472   /// class to the specified stack frame index. The store instruction is to be
473   /// added to the given machine basic block before the specified machine
474   /// instruction. If isKill is true, the register operand is the last use and
475   /// must be marked kill.
476   virtual void storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
477                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
478                                    unsigned SrcReg, bool isKill, int FrameIndex,
479                                    const TargetRegisterClass *RC,
480                                    const TargetRegisterInfo *TRI) const {
481     llvm_unreachable("Target didn't implement "
482                      "TargetInstrInfo::storeRegToStackSlot!");
483   }
484
485   /// loadRegFromStackSlot - Load the specified register of the given register
486   /// class from the specified stack frame index. The load instruction is to be
487   /// added to the given machine basic block before the specified machine
488   /// instruction.
489   virtual void loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
490                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
491                                     unsigned DestReg, int FrameIndex,
492                                     const TargetRegisterClass *RC,
493                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
494     llvm_unreachable("Target didn't implement "
495                      "TargetInstrInfo::loadRegFromStackSlot!");
496   }
497
498   /// expandPostRAPseudo - This function is called for all pseudo instructions
499   /// that remain after register allocation. Many pseudo instructions are
500   /// created to help register allocation. This is the place to convert them
501   /// into real instructions. The target can edit MI in place, or it can insert
502   /// new instructions and erase MI. The function should return true if
503   /// anything was changed.
504   virtual bool expandPostRAPseudo(MachineBasicBlock::iterator MI) const {
505     return false;
506   }
507
508   /// emitFrameIndexDebugValue - Emit a target-dependent form of
509   /// DBG_VALUE encoding the address of a frame index.  Addresses would
510   /// normally be lowered the same way as other addresses on the target,
511   /// e.g. in load instructions.  For targets that do not support this
512   /// the debug info is simply lost.
513   /// If you add this for a target you should handle this DBG_VALUE in the
514   /// target-specific AsmPrinter code as well; you will probably get invalid
515   /// assembly output if you don't.
516   virtual MachineInstr *emitFrameIndexDebugValue(MachineFunction &MF,
517                                                  int FrameIx,
518                                                  uint64_t Offset,
519                                                  const MDNode *MDPtr,
520                                                  DebugLoc dl) const {
521     return 0;
522   }
523
524   /// foldMemoryOperand - Attempt to fold a load or store of the specified stack
525   /// slot into the specified machine instruction for the specified operand(s).
526   /// If this is possible, a new instruction is returned with the specified
527   /// operand folded, otherwise NULL is returned.
528   /// The new instruction is inserted before MI, and the client is responsible
529   /// for removing the old instruction.
530   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
531                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
532                                   int FrameIndex) const;
533
534   /// foldMemoryOperand - Same as the previous version except it allows folding
535   /// of any load and store from / to any address, not just from a specific
536   /// stack slot.
537   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
538                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
539                                   MachineInstr* LoadMI) const;
540
541 protected:
542   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
543   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
544   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
545   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
546                                           MachineInstr* MI,
547                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
548                                           int FrameIndex) const {
549     return 0;
550   }
551
552   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
553   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
554   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
555   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
556                                               MachineInstr* MI,
557                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
558                                               MachineInstr* LoadMI) const {
559     return 0;
560   }
561
562 public:
563   /// canFoldMemoryOperand - Returns true for the specified load / store if
564   /// folding is possible.
565   virtual
566   bool canFoldMemoryOperand(const MachineInstr *MI,
567                             const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops) const;
568
569   /// unfoldMemoryOperand - Separate a single instruction which folded a load or
570   /// a store or a load and a store into two or more instruction. If this is
571   /// possible, returns true as well as the new instructions by reference.
572   virtual bool unfoldMemoryOperand(MachineFunction &MF, MachineInstr *MI,
573                                 unsigned Reg, bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
574                                  SmallVectorImpl<MachineInstr*> &NewMIs) const{
575     return false;
576   }
577
578   virtual bool unfoldMemoryOperand(SelectionDAG &DAG, SDNode *N,
579                                    SmallVectorImpl<SDNode*> &NewNodes) const {
580     return false;
581   }
582
583   /// getOpcodeAfterMemoryUnfold - Returns the opcode of the would be new
584   /// instruction after load / store are unfolded from an instruction of the
585   /// specified opcode. It returns zero if the specified unfolding is not
586   /// possible. If LoadRegIndex is non-null, it is filled in with the operand
587   /// index of the operand which will hold the register holding the loaded
588   /// value.
589   virtual unsigned getOpcodeAfterMemoryUnfold(unsigned Opc,
590                                       bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
591                                       unsigned *LoadRegIndex = 0) const {
592     return 0;
593   }
594
595   /// areLoadsFromSameBasePtr - This is used by the pre-regalloc scheduler
596   /// to determine if two loads are loading from the same base address. It
597   /// should only return true if the base pointers are the same and the
598   /// only differences between the two addresses are the offset. It also returns
599   /// the offsets by reference.
600   virtual bool areLoadsFromSameBasePtr(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
601                                     int64_t &Offset1, int64_t &Offset2) const {
602     return false;
603   }
604
605   /// shouldScheduleLoadsNear - This is a used by the pre-regalloc scheduler to
606   /// determine (in conjunction with areLoadsFromSameBasePtr) if two loads should
607   /// be scheduled togther. On some targets if two loads are loading from
608   /// addresses in the same cache line, it's better if they are scheduled
609   /// together. This function takes two integers that represent the load offsets
610   /// from the common base address. It returns true if it decides it's desirable
611   /// to schedule the two loads together. "NumLoads" is the number of loads that
612   /// have already been scheduled after Load1.
613   virtual bool shouldScheduleLoadsNear(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
614                                        int64_t Offset1, int64_t Offset2,
615                                        unsigned NumLoads) const {
616     return false;
617   }
618
619   /// \brief Get the base register and byte offset of a load/store instr.
620   virtual bool getLdStBaseRegImmOfs(MachineInstr *LdSt,
621                                     unsigned &BaseReg, unsigned &Offset,
622                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
623     return false;
624   }
625
626   virtual bool shouldClusterLoads(MachineInstr *FirstLdSt,
627                                   MachineInstr *SecondLdSt,
628                                   unsigned NumLoads) const {
629     return false;
630   }
631
632   /// \brief Can this target fuse the given instructions if they are scheduled
633   /// adjacent.
634   virtual bool shouldScheduleAdjacent(MachineInstr* First,
635                                       MachineInstr *Second) const {
636     return false;
637   }
638
639   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
640   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
641   /// reversed.
642   virtual
643   bool ReverseBranchCondition(SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond) const {
644     return true;
645   }
646
647   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
648   /// point.
649   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB,
650                           MachineBasicBlock::iterator MI) const;
651
652
653   /// getNoopForMachoTarget - Return the noop instruction to use for a noop.
654   virtual void getNoopForMachoTarget(MCInst &NopInst) const {
655     // Default to just using 'nop' string.
656   }
657
658
659   /// isPredicated - Returns true if the instruction is already predicated.
660   ///
661   virtual bool isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
662     return false;
663   }
664
665   /// isUnpredicatedTerminator - Returns true if the instruction is a
666   /// terminator instruction that has not been predicated.
667   virtual bool isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const;
668
669   /// PredicateInstruction - Convert the instruction into a predicated
670   /// instruction. It returns true if the operation was successful.
671   virtual
672   bool PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
673                         const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const;
674
675   /// SubsumesPredicate - Returns true if the first specified predicate
676   /// subsumes the second, e.g. GE subsumes GT.
677   virtual
678   bool SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
679                          const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const {
680     return false;
681   }
682
683   /// DefinesPredicate - If the specified instruction defines any predicate
684   /// or condition code register(s) used for predication, returns true as well
685   /// as the definition predicate(s) by reference.
686   virtual bool DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
687                                 std::vector<MachineOperand> &Pred) const {
688     return false;
689   }
690
691   /// isPredicable - Return true if the specified instruction can be predicated.
692   /// By default, this returns true for every instruction with a
693   /// PredicateOperand.
694   virtual bool isPredicable(MachineInstr *MI) const {
695     return MI->getDesc().isPredicable();
696   }
697
698   /// isSafeToMoveRegClassDefs - Return true if it's safe to move a machine
699   /// instruction that defines the specified register class.
700   virtual bool isSafeToMoveRegClassDefs(const TargetRegisterClass *RC) const {
701     return true;
702   }
703
704   /// isSchedulingBoundary - Test if the given instruction should be
705   /// considered a scheduling boundary. This primarily includes labels and
706   /// terminators.
707   virtual bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
708                                     const MachineBasicBlock *MBB,
709                                     const MachineFunction &MF) const;
710
711   /// Measure the specified inline asm to determine an approximation of its
712   /// length.
713   virtual unsigned getInlineAsmLength(const char *Str,
714                                       const MCAsmInfo &MAI) const;
715
716   /// CreateTargetHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer to
717   /// use for this target when scheduling the machine instructions before
718   /// register allocation.
719   virtual ScheduleHazardRecognizer*
720   CreateTargetHazardRecognizer(const TargetMachine *TM,
721                                const ScheduleDAG *DAG) const;
722
723   /// CreateTargetMIHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer
724   /// to use for this target when scheduling the machine instructions before
725   /// register allocation.
726   virtual ScheduleHazardRecognizer*
727   CreateTargetMIHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
728                                  const ScheduleDAG *DAG) const;
729
730   /// CreateTargetPostRAHazardRecognizer - Allocate and return a hazard
731   /// recognizer to use for this target when scheduling the machine instructions
732   /// after register allocation.
733   virtual ScheduleHazardRecognizer*
734   CreateTargetPostRAHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
735                                      const ScheduleDAG *DAG) const;
736
737   /// Provide a global flag for disabling the PreRA hazard recognizer that
738   /// targets may choose to honor.
739   bool usePreRAHazardRecognizer() const;
740
741   /// analyzeCompare - For a comparison instruction, return the source registers
742   /// in SrcReg and SrcReg2 if having two register operands, and the value it
743   /// compares against in CmpValue. Return true if the comparison instruction
744   /// can be analyzed.
745   virtual bool analyzeCompare(const MachineInstr *MI,
746                               unsigned &SrcReg, unsigned &SrcReg2,
747                               int &Mask, int &Value) const {
748     return false;
749   }
750
751   /// optimizeCompareInstr - See if the comparison instruction can be converted
752   /// into something more efficient. E.g., on ARM most instructions can set the
753   /// flags register, obviating the need for a separate CMP.
754   virtual bool optimizeCompareInstr(MachineInstr *CmpInstr,
755                                     unsigned SrcReg, unsigned SrcReg2,
756                                     int Mask, int Value,
757                                     const MachineRegisterInfo *MRI) const {
758     return false;
759   }
760
761   /// optimizeLoadInstr - Try to remove the load by folding it to a register
762   /// operand at the use. We fold the load instructions if and only if the
763   /// def and use are in the same BB. We only look at one load and see
764   /// whether it can be folded into MI. FoldAsLoadDefReg is the virtual register
765   /// defined by the load we are trying to fold. DefMI returns the machine
766   /// instruction that defines FoldAsLoadDefReg, and the function returns
767   /// the machine instruction generated due to folding.
768   virtual MachineInstr* optimizeLoadInstr(MachineInstr *MI,
769                         const MachineRegisterInfo *MRI,
770                         unsigned &FoldAsLoadDefReg,
771                         MachineInstr *&DefMI) const {
772     return 0;
773   }
774
775   /// FoldImmediate - 'Reg' is known to be defined by a move immediate
776   /// instruction, try to fold the immediate into the use instruction.
777   /// If MRI->hasOneNonDBGUse(Reg) is true, and this function returns true,
778   /// then the caller may assume that DefMI has been erased from its parent
779   /// block. The caller may assume that it will not be erased by this
780   /// function otherwise.
781   virtual bool FoldImmediate(MachineInstr *UseMI, MachineInstr *DefMI,
782                              unsigned Reg, MachineRegisterInfo *MRI) const {
783     return false;
784   }
785
786   /// getNumMicroOps - Return the number of u-operations the given machine
787   /// instruction will be decoded to on the target cpu. The itinerary's
788   /// IssueWidth is the number of microops that can be dispatched each
789   /// cycle. An instruction with zero microops takes no dispatch resources.
790   virtual unsigned getNumMicroOps(const InstrItineraryData *ItinData,
791                                   const MachineInstr *MI) const;
792
793   /// isZeroCost - Return true for pseudo instructions that don't consume any
794   /// machine resources in their current form. These are common cases that the
795   /// scheduler should consider free, rather than conservatively handling them
796   /// as instructions with no itinerary.
797   bool isZeroCost(unsigned Opcode) const {
798     return Opcode <= TargetOpcode::COPY;
799   }
800
801   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
802                                 SDNode *DefNode, unsigned DefIdx,
803                                 SDNode *UseNode, unsigned UseIdx) const;
804
805   /// getOperandLatency - Compute and return the use operand latency of a given
806   /// pair of def and use.
807   /// In most cases, the static scheduling itinerary was enough to determine the
808   /// operand latency. But it may not be possible for instructions with variable
809   /// number of defs / uses.
810   ///
811   /// This is a raw interface to the itinerary that may be directly overriden by
812   /// a target. Use computeOperandLatency to get the best estimate of latency.
813   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
814                                 const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
815                                 const MachineInstr *UseMI,
816                                 unsigned UseIdx) const;
817
818   /// computeOperandLatency - Compute and return the latency of the given data
819   /// dependent def and use when the operand indices are already known.
820   ///
821   /// FindMin may be set to get the minimum vs. expected latency.
822   unsigned computeOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
823                                  const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
824                                  const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx,
825                                  bool FindMin = false) const;
826
827   /// getInstrLatency - Compute the instruction latency of a given instruction.
828   /// If the instruction has higher cost when predicated, it's returned via
829   /// PredCost.
830   virtual unsigned getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
831                                    const MachineInstr *MI,
832                                    unsigned *PredCost = 0) const;
833
834   virtual int getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
835                               SDNode *Node) const;
836
837   /// Return the default expected latency for a def based on it's opcode.
838   unsigned defaultDefLatency(const MCSchedModel *SchedModel,
839                              const MachineInstr *DefMI) const;
840
841   int computeDefOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
842                                const MachineInstr *DefMI, bool FindMin) const;
843
844   /// isHighLatencyDef - Return true if this opcode has high latency to its
845   /// result.
846   virtual bool isHighLatencyDef(int opc) const { return false; }
847
848   /// hasHighOperandLatency - Compute operand latency between a def of 'Reg'
849   /// and an use in the current loop, return true if the target considered
850   /// it 'high'. This is used by optimization passes such as machine LICM to
851   /// determine whether it makes sense to hoist an instruction out even in
852   /// high register pressure situation.
853   virtual
854   bool hasHighOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
855                              const MachineRegisterInfo *MRI,
856                              const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
857                              const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx) const {
858     return false;
859   }
860
861   /// hasLowDefLatency - Compute operand latency of a def of 'Reg', return true
862   /// if the target considered it 'low'.
863   virtual
864   bool hasLowDefLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
865                         const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx) const;
866
867   /// verifyInstruction - Perform target specific instruction verification.
868   virtual
869   bool verifyInstruction(const MachineInstr *MI, StringRef &ErrInfo) const {
870     return true;
871   }
872
873   /// getExecutionDomain - Return the current execution domain and bit mask of
874   /// possible domains for instruction.
875   ///
876   /// Some micro-architectures have multiple execution domains, and multiple
877   /// opcodes that perform the same operation in different domains.  For
878   /// example, the x86 architecture provides the por, orps, and orpd
879   /// instructions that all do the same thing.  There is a latency penalty if a
880   /// register is written in one domain and read in another.
881   ///
882   /// This function returns a pair (domain, mask) containing the execution
883   /// domain of MI, and a bit mask of possible domains.  The setExecutionDomain
884   /// function can be used to change the opcode to one of the domains in the
885   /// bit mask.  Instructions whose execution domain can't be changed should
886   /// return a 0 mask.
887   ///
888   /// The execution domain numbers don't have any special meaning except domain
889   /// 0 is used for instructions that are not associated with any interesting
890   /// execution domain.
891   ///
892   virtual std::pair<uint16_t, uint16_t>
893   getExecutionDomain(const MachineInstr *MI) const {
894     return std::make_pair(0, 0);
895   }
896
897   /// setExecutionDomain - Change the opcode of MI to execute in Domain.
898   ///
899   /// The bit (1 << Domain) must be set in the mask returned from
900   /// getExecutionDomain(MI).
901   ///
902   virtual void setExecutionDomain(MachineInstr *MI, unsigned Domain) const {}
903
904
905   /// getPartialRegUpdateClearance - Returns the preferred minimum clearance
906   /// before an instruction with an unwanted partial register update.
907   ///
908   /// Some instructions only write part of a register, and implicitly need to
909   /// read the other parts of the register.  This may cause unwanted stalls
910   /// preventing otherwise unrelated instructions from executing in parallel in
911   /// an out-of-order CPU.
912   ///
913   /// For example, the x86 instruction cvtsi2ss writes its result to bits
914   /// [31:0] of the destination xmm register. Bits [127:32] are unaffected, so
915   /// the instruction needs to wait for the old value of the register to become
916   /// available:
917   ///
918   ///   addps %xmm1, %xmm0
919   ///   movaps %xmm0, (%rax)
920   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
921   ///
922   /// In the code above, the cvtsi2ss instruction needs to wait for the addps
923   /// instruction before it can issue, even though the high bits of %xmm0
924   /// probably aren't needed.
925   ///
926   /// This hook returns the preferred clearance before MI, measured in
927   /// instructions.  Other defs of MI's operand OpNum are avoided in the last N
928   /// instructions before MI.  It should only return a positive value for
929   /// unwanted dependencies.  If the old bits of the defined register have
930   /// useful values, or if MI is determined to otherwise read the dependency,
931   /// the hook should return 0.
932   ///
933   /// The unwanted dependency may be handled by:
934   ///
935   /// 1. Allocating the same register for an MI def and use.  That makes the
936   ///    unwanted dependency identical to a required dependency.
937   ///
938   /// 2. Allocating a register for the def that has no defs in the previous N
939   ///    instructions.
940   ///
941   /// 3. Calling breakPartialRegDependency() with the same arguments.  This
942   ///    allows the target to insert a dependency breaking instruction.
943   ///
944   virtual unsigned
945   getPartialRegUpdateClearance(const MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
946                                const TargetRegisterInfo *TRI) const {
947     // The default implementation returns 0 for no partial register dependency.
948     return 0;
949   }
950
951   /// breakPartialRegDependency - Insert a dependency-breaking instruction
952   /// before MI to eliminate an unwanted dependency on OpNum.
953   ///
954   /// If it wasn't possible to avoid a def in the last N instructions before MI
955   /// (see getPartialRegUpdateClearance), this hook will be called to break the
956   /// unwanted dependency.
957   ///
958   /// On x86, an xorps instruction can be used as a dependency breaker:
959   ///
960   ///   addps %xmm1, %xmm0
961   ///   movaps %xmm0, (%rax)
962   ///   xorps %xmm0, %xmm0
963   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
964   ///
965   /// An <imp-kill> operand should be added to MI if an instruction was
966   /// inserted.  This ties the instructions together in the post-ra scheduler.
967   ///
968   virtual void
969   breakPartialRegDependency(MachineBasicBlock::iterator MI, unsigned OpNum,
970                             const TargetRegisterInfo *TRI) const {}
971
972   /// Create machine specific model for scheduling.
973   virtual DFAPacketizer*
974     CreateTargetScheduleState(const TargetMachine*, const ScheduleDAG*) const {
975     return NULL;
976   }
977
978 private:
979   int CallFrameSetupOpcode, CallFrameDestroyOpcode;
980 };
981
982 } // End llvm namespace
983
984 #endif