MachineCombiner Pass for selecting faster instruction
[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/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/CodeGen/DFAPacketizer.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineCombinerPattern.h"
22 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
23 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
24
25 namespace llvm {
26
27 class InstrItineraryData;
28 class LiveVariables;
29 class MCAsmInfo;
30 class MachineMemOperand;
31 class MachineRegisterInfo;
32 class MDNode;
33 class MCInst;
34 class MCSchedModel;
35 class MCSymbolRefExpr;
36 class SDNode;
37 class ScheduleHazardRecognizer;
38 class SelectionDAG;
39 class ScheduleDAG;
40 class TargetRegisterClass;
41 class TargetRegisterInfo;
42 class BranchProbability;
43 class TargetSubtargetInfo;
44
45 template<class T> class SmallVectorImpl;
46
47
48 //---------------------------------------------------------------------------
49 ///
50 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instruction set
51 ///
52 class TargetInstrInfo : public MCInstrInfo {
53   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
54   void operator=(const TargetInstrInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
55 public:
56   TargetInstrInfo(int CFSetupOpcode = -1, int CFDestroyOpcode = -1)
57     : CallFrameSetupOpcode(CFSetupOpcode),
58       CallFrameDestroyOpcode(CFDestroyOpcode) {
59   }
60
61   virtual ~TargetInstrInfo();
62
63   /// getRegClass - Givem a machine instruction descriptor, returns the register
64   /// class constraint for OpNum, or NULL.
65   const TargetRegisterClass *getRegClass(const MCInstrDesc &TID,
66                                          unsigned OpNum,
67                                          const TargetRegisterInfo *TRI,
68                                          const MachineFunction &MF) const;
69
70   /// isTriviallyReMaterializable - Return true if the instruction is trivially
71   /// rematerializable, meaning it has no side effects and requires no operands
72   /// that aren't always available.
73   bool isTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
74                                    AliasAnalysis *AA = nullptr) const {
75     return MI->getOpcode() == TargetOpcode::IMPLICIT_DEF ||
76            (MI->getDesc().isRematerializable() &&
77             (isReallyTriviallyReMaterializable(MI, AA) ||
78              isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(MI, AA)));
79   }
80
81 protected:
82   /// isReallyTriviallyReMaterializable - For instructions with opcodes for
83   /// which the M_REMATERIALIZABLE flag is set, this hook lets the target
84   /// specify whether the instruction is actually trivially rematerializable,
85   /// taking into consideration its operands. This predicate must return false
86   /// if the instruction has any side effects other than producing a value, or
87   /// if it requres any address registers that are not always available.
88   virtual bool isReallyTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
89                                                  AliasAnalysis *AA) const {
90     return false;
91   }
92
93 private:
94   /// isReallyTriviallyReMaterializableGeneric - For instructions with opcodes
95   /// for which the M_REMATERIALIZABLE flag is set and the target hook
96   /// isReallyTriviallyReMaterializable returns false, this function does
97   /// target-independent tests to determine if the instruction is really
98   /// trivially rematerializable.
99   bool isReallyTriviallyReMaterializableGeneric(const MachineInstr *MI,
100                                                 AliasAnalysis *AA) const;
101
102 public:
103   /// getCallFrameSetup/DestroyOpcode - These methods return the opcode of the
104   /// frame setup/destroy instructions if they exist (-1 otherwise).  Some
105   /// targets use pseudo instructions in order to abstract away the difference
106   /// between operating with a frame pointer and operating without, through the
107   /// use of these two instructions.
108   ///
109   int getCallFrameSetupOpcode() const { return CallFrameSetupOpcode; }
110   int getCallFrameDestroyOpcode() const { return CallFrameDestroyOpcode; }
111
112   /// isCoalescableExtInstr - Return true if the instruction is a "coalescable"
113   /// extension instruction. That is, it's like a copy where it's legal for the
114   /// source to overlap the destination. e.g. X86::MOVSX64rr32. If this returns
115   /// true, then it's expected the pre-extension value is available as a subreg
116   /// of the result register. This also returns the sub-register index in
117   /// SubIdx.
118   virtual bool isCoalescableExtInstr(const MachineInstr &MI,
119                                      unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
120                                      unsigned &SubIdx) const {
121     return false;
122   }
123
124   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
125   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
126   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
127   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
128   /// any side effects other than loading from the stack slot.
129   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
130                                        int &FrameIndex) const {
131     return 0;
132   }
133
134   /// isLoadFromStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
135   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
136   /// reliable for correctness.
137   virtual unsigned isLoadFromStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
138                                              int &FrameIndex) const {
139     return 0;
140   }
141
142   /// hasLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction has
143   /// a load from a stack slot, return true along with the FrameIndex
144   /// of the loaded stack slot and the machine mem operand containing
145   /// the reference.  If not, return false.  Unlike
146   /// isLoadFromStackSlot, this returns true for any instructions that
147   /// loads from the stack.  This is just a hint, as some cases may be
148   /// missed.
149   virtual bool hasLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
150                                     const MachineMemOperand *&MMO,
151                                     int &FrameIndex) const;
152
153   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
154   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
155   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
156   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
157   /// any side effects other than storing to the stack slot.
158   virtual unsigned isStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
159                                       int &FrameIndex) const {
160     return 0;
161   }
162
163   /// isStoreToStackSlotPostFE - Check for post-frame ptr elimination
164   /// stack locations as well.  This uses a heuristic so it isn't
165   /// reliable for correctness.
166   virtual unsigned isStoreToStackSlotPostFE(const MachineInstr *MI,
167                                             int &FrameIndex) const {
168     return 0;
169   }
170
171   /// hasStoreToStackSlot - If the specified machine instruction has a
172   /// store to a stack slot, return true along with the FrameIndex of
173   /// the loaded stack slot and the machine mem operand containing the
174   /// reference.  If not, return false.  Unlike isStoreToStackSlot,
175   /// this returns true for any instructions that stores to the
176   /// stack.  This is just a hint, as some cases may be missed.
177   virtual bool hasStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
178                                    const MachineMemOperand *&MMO,
179                                    int &FrameIndex) const;
180
181   /// isStackSlotCopy - Return true if the specified machine instruction
182   /// is a copy of one stack slot to another and has no other effect.
183   /// Provide the identity of the two frame indices.
184   virtual bool isStackSlotCopy(const MachineInstr *MI, int &DestFrameIndex,
185                                int &SrcFrameIndex) const {
186     return false;
187   }
188
189   /// Compute the size in bytes and offset within a stack slot of a spilled
190   /// register or subregister.
191   ///
192   /// \param [out] Size in bytes of the spilled value.
193   /// \param [out] Offset in bytes within the stack slot.
194   /// \returns true if both Size and Offset are successfully computed.
195   ///
196   /// Not all subregisters have computable spill slots. For example,
197   /// subregisters registers may not be byte-sized, and a pair of discontiguous
198   /// subregisters has no single offset.
199   ///
200   /// Targets with nontrivial bigendian implementations may need to override
201   /// this, particularly to support spilled vector registers.
202   virtual bool getStackSlotRange(const TargetRegisterClass *RC, unsigned SubIdx,
203                                  unsigned &Size, unsigned &Offset,
204                                  const TargetMachine *TM) const;
205
206   /// isAsCheapAsAMove - Return true if the instruction is as cheap as a move
207   /// instruction.
208   ///
209   /// Targets for different archs need to override this, and different
210   /// micro-architectures can also be finely tuned inside.
211   virtual bool isAsCheapAsAMove(const MachineInstr *MI) const {
212     return MI->isAsCheapAsAMove();
213   }
214
215   /// reMaterialize - Re-issue the specified 'original' instruction at the
216   /// specific location targeting a new destination register.
217   /// The register in Orig->getOperand(0).getReg() will be substituted by
218   /// DestReg:SubIdx. Any existing subreg index is preserved or composed with
219   /// SubIdx.
220   virtual void reMaterialize(MachineBasicBlock &MBB,
221                              MachineBasicBlock::iterator MI,
222                              unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
223                              const MachineInstr *Orig,
224                              const TargetRegisterInfo &TRI) const;
225
226   /// duplicate - Create a duplicate of the Orig instruction in MF. This is like
227   /// MachineFunction::CloneMachineInstr(), but the target may update operands
228   /// that are required to be unique.
229   ///
230   /// The instruction must be duplicable as indicated by isNotDuplicable().
231   virtual MachineInstr *duplicate(MachineInstr *Orig,
232                                   MachineFunction &MF) const;
233
234   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
235   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
236   /// may be able to convert a two-address instruction into one or more true
237   /// three-address instructions on demand.  This allows the X86 target (for
238   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
239   /// would require register copies due to two-addressness.
240   ///
241   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
242   /// performed, otherwise it returns the last new instruction.
243   ///
244   virtual MachineInstr *
245   convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
246                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI, LiveVariables *LV) const {
247     return nullptr;
248   }
249
250   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are
251   /// commutable but require converting to different instructions or making
252   /// non-trivial changes to commute them, this method can overloaded to do
253   /// that.  The default implementation simply swaps the commutable operands.
254   /// If NewMI is false, MI is modified in place and returned; otherwise, a
255   /// new machine instruction is created and returned.  Do not call this
256   /// method for a non-commutable instruction, but there may be some cases
257   /// where this method fails and returns null.
258   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI,
259                                            bool NewMI = false) const;
260
261   /// findCommutedOpIndices - If specified MI is commutable, return the two
262   /// operand indices that would swap value. Return false if the instruction
263   /// is not in a form which this routine understands.
264   virtual bool findCommutedOpIndices(MachineInstr *MI, unsigned &SrcOpIdx1,
265                                      unsigned &SrcOpIdx2) const;
266
267   /// produceSameValue - Return true if two machine instructions would produce
268   /// identical values. By default, this is only true when the two instructions
269   /// are deemed identical except for defs. If this function is called when the
270   /// IR is still in SSA form, the caller can pass the MachineRegisterInfo for
271   /// aggressive checks.
272   virtual bool produceSameValue(const MachineInstr *MI0,
273                                 const MachineInstr *MI1,
274                                 const MachineRegisterInfo *MRI = nullptr) const;
275
276   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
277   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
278   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
279   /// with the following information in various cases:
280   ///
281   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
282   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
283   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
284   ///    the destination block.
285   /// 3. If this block ends with a conditional branch and it falls through to a
286   ///    successor block, it sets TBB to be the branch destination block and a
287   ///    list of operands that evaluate the condition. These operands can be
288   ///    passed to other TargetInstrInfo methods to create new branches.
289   /// 4. If this block ends with a conditional branch followed by an
290   ///    unconditional branch, it returns the 'true' destination in TBB, the
291   ///    'false' destination in FBB, and a list of operands that evaluate the
292   ///    condition.  These operands can be passed to other TargetInstrInfo
293   ///    methods to create new branches.
294   ///
295   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
296   /// cases where this method returns success.
297   ///
298   /// If AllowModify is true, then this routine is allowed to modify the basic
299   /// block (e.g. delete instructions after the unconditional branch).
300   ///
301   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
302                              MachineBasicBlock *&FBB,
303                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
304                              bool AllowModify = false) const {
305     return true;
306   }
307
308   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
309   /// This is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success. It
310   /// returns the number of instructions that were removed.
311   virtual unsigned RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
312     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!");
313   }
314
315   /// InsertBranch - Insert branch code into the end of the specified
316   /// MachineBasicBlock.  The operands to this method are the same as those
317   /// returned by AnalyzeBranch.  This is only invoked in cases where
318   /// AnalyzeBranch returns success. It returns the number of instructions
319   /// inserted.
320   ///
321   /// It is also invoked by tail merging to add unconditional branches in
322   /// cases where AnalyzeBranch doesn't apply because there was no original
323   /// branch to analyze.  At least this much must be implemented, else tail
324   /// merging needs to be disabled.
325   virtual unsigned InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
326                                 MachineBasicBlock *FBB,
327                                 const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
328                                 DebugLoc DL) const {
329     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!");
330   }
331
332   /// ReplaceTailWithBranchTo - Delete the instruction OldInst and everything
333   /// after it, replacing it with an unconditional branch to NewDest. This is
334   /// used by the tail merging pass.
335   virtual void ReplaceTailWithBranchTo(MachineBasicBlock::iterator Tail,
336                                        MachineBasicBlock *NewDest) const;
337
338   /// getUnconditionalBranch - Get an instruction that performs an unconditional
339   /// branch to the given symbol.
340   virtual void
341   getUnconditionalBranch(MCInst &MI,
342                          const MCSymbolRefExpr *BranchTarget) const {
343     llvm_unreachable("Target didn't implement "
344                      "TargetInstrInfo::getUnconditionalBranch!");
345   }
346
347   /// getTrap - Get a machine trap instruction
348   virtual void getTrap(MCInst &MI) const {
349     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::getTrap!");
350   }
351
352   /// isLegalToSplitMBBAt - Return true if it's legal to split the given basic
353   /// block at the specified instruction (i.e. instruction would be the start
354   /// of a new basic block).
355   virtual bool isLegalToSplitMBBAt(MachineBasicBlock &MBB,
356                                    MachineBasicBlock::iterator MBBI) const {
357     return true;
358   }
359
360   /// isProfitableToIfCvt - Return true if it's profitable to predicate
361   /// instructions with accumulated instruction latency of "NumCycles"
362   /// of the specified basic block, where the probability of the instructions
363   /// being executed is given by Probability, and Confidence is a measure
364   /// of our confidence that it will be properly predicted.
365   virtual
366   bool isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
367                            unsigned ExtraPredCycles,
368                            const BranchProbability &Probability) const {
369     return false;
370   }
371
372   /// isProfitableToIfCvt - Second variant of isProfitableToIfCvt, this one
373   /// checks for the case where two basic blocks from true and false path
374   /// of a if-then-else (diamond) are predicated on mutally exclusive
375   /// predicates, where the probability of the true path being taken is given
376   /// by Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
377   /// will be properly predicted.
378   virtual bool
379   isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &TMBB,
380                       unsigned NumTCycles, unsigned ExtraTCycles,
381                       MachineBasicBlock &FMBB,
382                       unsigned NumFCycles, unsigned ExtraFCycles,
383                       const BranchProbability &Probability) const {
384     return false;
385   }
386
387   /// isProfitableToDupForIfCvt - Return true if it's profitable for
388   /// if-converter to duplicate instructions of specified accumulated
389   /// instruction latencies in the specified MBB to enable if-conversion.
390   /// The probability of the instructions being executed is given by
391   /// Probability, and Confidence is a measure of our confidence that it
392   /// will be properly predicted.
393   virtual bool
394   isProfitableToDupForIfCvt(MachineBasicBlock &MBB, unsigned NumCycles,
395                             const BranchProbability &Probability) const {
396     return false;
397   }
398
399   /// isProfitableToUnpredicate - Return true if it's profitable to unpredicate
400   /// one side of a 'diamond', i.e. two sides of if-else predicated on mutually
401   /// exclusive predicates.
402   /// e.g.
403   ///   subeq  r0, r1, #1
404   ///   addne  r0, r1, #1
405   /// =>
406   ///   sub    r0, r1, #1
407   ///   addne  r0, r1, #1
408   ///
409   /// This may be profitable is conditional instructions are always executed.
410   virtual bool isProfitableToUnpredicate(MachineBasicBlock &TMBB,
411                                          MachineBasicBlock &FMBB) const {
412     return false;
413   }
414
415   /// canInsertSelect - Return true if it is possible to insert a select
416   /// instruction that chooses between TrueReg and FalseReg based on the
417   /// condition code in Cond.
418   ///
419   /// When successful, also return the latency in cycles from TrueReg,
420   /// FalseReg, and Cond to the destination register. In most cases, a select
421   /// instruction will be 1 cycle, so CondCycles = TrueCycles = FalseCycles = 1
422   ///
423   /// Some x86 implementations have 2-cycle cmov instructions.
424   ///
425   /// @param MBB         Block where select instruction would be inserted.
426   /// @param Cond        Condition returned by AnalyzeBranch.
427   /// @param TrueReg     Virtual register to select when Cond is true.
428   /// @param FalseReg    Virtual register to select when Cond is false.
429   /// @param CondCycles  Latency from Cond+Branch to select output.
430   /// @param TrueCycles  Latency from TrueReg to select output.
431   /// @param FalseCycles Latency from FalseReg to select output.
432   virtual bool canInsertSelect(const MachineBasicBlock &MBB,
433                                const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
434                                unsigned TrueReg, unsigned FalseReg,
435                                int &CondCycles,
436                                int &TrueCycles, int &FalseCycles) const {
437     return false;
438   }
439
440   /// insertSelect - Insert a select instruction into MBB before I that will
441   /// copy TrueReg to DstReg when Cond is true, and FalseReg to DstReg when
442   /// Cond is false.
443   ///
444   /// This function can only be called after canInsertSelect() returned true.
445   /// The condition in Cond comes from AnalyzeBranch, and it can be assumed
446   /// that the same flags or registers required by Cond are available at the
447   /// insertion point.
448   ///
449   /// @param MBB      Block where select instruction should be inserted.
450   /// @param I        Insertion point.
451   /// @param DL       Source location for debugging.
452   /// @param DstReg   Virtual register to be defined by select instruction.
453   /// @param Cond     Condition as computed by AnalyzeBranch.
454   /// @param TrueReg  Virtual register to copy when Cond is true.
455   /// @param FalseReg Virtual register to copy when Cons is false.
456   virtual void insertSelect(MachineBasicBlock &MBB,
457                             MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
458                             unsigned DstReg,
459                             const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
460                             unsigned TrueReg, unsigned FalseReg) const {
461     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::insertSelect!");
462   }
463
464   /// analyzeSelect - Analyze the given select instruction, returning true if
465   /// it cannot be understood. It is assumed that MI->isSelect() is true.
466   ///
467   /// When successful, return the controlling condition and the operands that
468   /// determine the true and false result values.
469   ///
470   ///   Result = SELECT Cond, TrueOp, FalseOp
471   ///
472   /// Some targets can optimize select instructions, for example by predicating
473   /// the instruction defining one of the operands. Such targets should set
474   /// Optimizable.
475   ///
476   /// @param         MI Select instruction to analyze.
477   /// @param Cond    Condition controlling the select.
478   /// @param TrueOp  Operand number of the value selected when Cond is true.
479   /// @param FalseOp Operand number of the value selected when Cond is false.
480   /// @param Optimizable Returned as true if MI is optimizable.
481   /// @returns False on success.
482   virtual bool analyzeSelect(const MachineInstr *MI,
483                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
484                              unsigned &TrueOp, unsigned &FalseOp,
485                              bool &Optimizable) const {
486     assert(MI && MI->getDesc().isSelect() && "MI must be a select instruction");
487     return true;
488   }
489
490   /// optimizeSelect - Given a select instruction that was understood by
491   /// analyzeSelect and returned Optimizable = true, attempt to optimize MI by
492   /// merging it with one of its operands. Returns NULL on failure.
493   ///
494   /// When successful, returns the new select instruction. The client is
495   /// responsible for deleting MI.
496   ///
497   /// If both sides of the select can be optimized, PreferFalse is used to pick
498   /// a side.
499   ///
500   /// @param MI          Optimizable select instruction.
501   /// @param PreferFalse Try to optimize FalseOp instead of TrueOp.
502   /// @returns Optimized instruction or NULL.
503   virtual MachineInstr *optimizeSelect(MachineInstr *MI,
504                                        bool PreferFalse = false) const {
505     // This function must be implemented if Optimizable is ever set.
506     llvm_unreachable("Target must implement TargetInstrInfo::optimizeSelect!");
507   }
508
509   /// copyPhysReg - Emit instructions to copy a pair of physical registers.
510   ///
511   /// This function should support copies within any legal register class as
512   /// well as any cross-class copies created during instruction selection.
513   ///
514   /// The source and destination registers may overlap, which may require a
515   /// careful implementation when multiple copy instructions are required for
516   /// large registers. See for example the ARM target.
517   virtual void copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
518                            MachineBasicBlock::iterator MI, DebugLoc DL,
519                            unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
520                            bool KillSrc) const {
521     llvm_unreachable("Target didn't implement TargetInstrInfo::copyPhysReg!");
522   }
523
524   /// storeRegToStackSlot - Store the specified register of the given register
525   /// class to the specified stack frame index. The store instruction is to be
526   /// added to the given machine basic block before the specified machine
527   /// instruction. If isKill is true, the register operand is the last use and
528   /// must be marked kill.
529   virtual void storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
530                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
531                                    unsigned SrcReg, bool isKill, int FrameIndex,
532                                    const TargetRegisterClass *RC,
533                                    const TargetRegisterInfo *TRI) const {
534     llvm_unreachable("Target didn't implement "
535                      "TargetInstrInfo::storeRegToStackSlot!");
536   }
537
538   /// loadRegFromStackSlot - Load the specified register of the given register
539   /// class from the specified stack frame index. The load instruction is to be
540   /// added to the given machine basic block before the specified machine
541   /// instruction.
542   virtual void loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
543                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
544                                     unsigned DestReg, int FrameIndex,
545                                     const TargetRegisterClass *RC,
546                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
547     llvm_unreachable("Target didn't implement "
548                      "TargetInstrInfo::loadRegFromStackSlot!");
549   }
550
551   /// expandPostRAPseudo - This function is called for all pseudo instructions
552   /// that remain after register allocation. Many pseudo instructions are
553   /// created to help register allocation. This is the place to convert them
554   /// into real instructions. The target can edit MI in place, or it can insert
555   /// new instructions and erase MI. The function should return true if
556   /// anything was changed.
557   virtual bool expandPostRAPseudo(MachineBasicBlock::iterator MI) const {
558     return false;
559   }
560
561   /// foldMemoryOperand - Attempt to fold a load or store of the specified stack
562   /// slot into the specified machine instruction for the specified operand(s).
563   /// If this is possible, a new instruction is returned with the specified
564   /// operand folded, otherwise NULL is returned.
565   /// The new instruction is inserted before MI, and the client is responsible
566   /// for removing the old instruction.
567   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
568                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
569                                   int FrameIndex) const;
570
571   /// foldMemoryOperand - Same as the previous version except it allows folding
572   /// of any load and store from / to any address, not just from a specific
573   /// stack slot.
574   MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
575                                   const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
576                                   MachineInstr* LoadMI) const;
577
578   /// hasPattern - return true when there is potentially a faster code sequence
579   /// for an instruction chain ending in \p Root. All potential pattern are
580   /// returned in the \p Pattern vector. Pattern should be sorted in priority
581   /// order since the pattern evaluator stops checking as soon as it finds a
582   /// faster sequence.
583   /// \param Root - Instruction that could be combined with one of its operands
584   /// \param Pattern - Vector of possible combination pattern
585
586   virtual bool hasPattern(
587       MachineInstr &Root,
588       SmallVectorImpl<MachineCombinerPattern::MC_PATTERN> &Pattern) const {
589     return false;
590   }
591
592   /// genAlternativeCodeSequence - when hasPattern() finds a pattern this
593   /// function generates the instructions that could replace the original code
594   /// sequence. The client has to decide whether the actual replacementment is
595   /// beneficial or not.
596   /// \param Root - Instruction that could be combined with one of its operands
597   /// \param P - Combination pattern for Root
598   /// \param InsInstr - Vector of new instructions that implement P
599   /// \param DelInstr - Old instructions, including Root, that could be replaced
600   /// by InsInstr
601   /// \param InstrIdxForVirtReg - map of virtual register to instruction in
602   /// InsInstr that defines it
603   virtual void genAlternativeCodeSequence(
604       MachineInstr &Root, MachineCombinerPattern::MC_PATTERN P,
605       SmallVectorImpl<MachineInstr *> &InsInstrs,
606       SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DelInstrs,
607       DenseMap<unsigned, unsigned> &InstrIdxForVirtReg) const {
608     return;
609   }
610
611   /// useMachineCombiner - return true when a target supports MachineCombiner
612   virtual bool useMachineCombiner(void) const { return false; }
613
614 protected:
615   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
616   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
617   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
618   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
619                                           MachineInstr* MI,
620                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
621                                           int FrameIndex) const {
622     return nullptr;
623   }
624
625   /// foldMemoryOperandImpl - Target-dependent implementation for
626   /// foldMemoryOperand. Target-independent code in foldMemoryOperand will
627   /// take care of adding a MachineMemOperand to the newly created instruction.
628   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
629                                               MachineInstr* MI,
630                                           const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
631                                               MachineInstr* LoadMI) const {
632     return nullptr;
633   }
634
635 public:
636   /// canFoldMemoryOperand - Returns true for the specified load / store if
637   /// folding is possible.
638   virtual
639   bool canFoldMemoryOperand(const MachineInstr *MI,
640                             const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops) const;
641
642   /// unfoldMemoryOperand - Separate a single instruction which folded a load or
643   /// a store or a load and a store into two or more instruction. If this is
644   /// possible, returns true as well as the new instructions by reference.
645   virtual bool unfoldMemoryOperand(MachineFunction &MF, MachineInstr *MI,
646                                 unsigned Reg, bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
647                                  SmallVectorImpl<MachineInstr*> &NewMIs) const{
648     return false;
649   }
650
651   virtual bool unfoldMemoryOperand(SelectionDAG &DAG, SDNode *N,
652                                    SmallVectorImpl<SDNode*> &NewNodes) const {
653     return false;
654   }
655
656   /// getOpcodeAfterMemoryUnfold - Returns the opcode of the would be new
657   /// instruction after load / store are unfolded from an instruction of the
658   /// specified opcode. It returns zero if the specified unfolding is not
659   /// possible. If LoadRegIndex is non-null, it is filled in with the operand
660   /// index of the operand which will hold the register holding the loaded
661   /// value.
662   virtual unsigned getOpcodeAfterMemoryUnfold(unsigned Opc,
663                                       bool UnfoldLoad, bool UnfoldStore,
664                                       unsigned *LoadRegIndex = nullptr) const {
665     return 0;
666   }
667
668   /// areLoadsFromSameBasePtr - This is used by the pre-regalloc scheduler
669   /// to determine if two loads are loading from the same base address. It
670   /// should only return true if the base pointers are the same and the
671   /// only differences between the two addresses are the offset. It also returns
672   /// the offsets by reference.
673   virtual bool areLoadsFromSameBasePtr(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
674                                     int64_t &Offset1, int64_t &Offset2) const {
675     return false;
676   }
677
678   /// shouldScheduleLoadsNear - This is a used by the pre-regalloc scheduler to
679   /// determine (in conjunction with areLoadsFromSameBasePtr) if two loads should
680   /// be scheduled togther. On some targets if two loads are loading from
681   /// addresses in the same cache line, it's better if they are scheduled
682   /// together. This function takes two integers that represent the load offsets
683   /// from the common base address. It returns true if it decides it's desirable
684   /// to schedule the two loads together. "NumLoads" is the number of loads that
685   /// have already been scheduled after Load1.
686   virtual bool shouldScheduleLoadsNear(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
687                                        int64_t Offset1, int64_t Offset2,
688                                        unsigned NumLoads) const {
689     return false;
690   }
691
692   /// \brief Get the base register and byte offset of a load/store instr.
693   virtual bool getLdStBaseRegImmOfs(MachineInstr *LdSt,
694                                     unsigned &BaseReg, unsigned &Offset,
695                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
696     return false;
697   }
698
699   virtual bool enableClusterLoads() const { return false; }
700
701   virtual bool shouldClusterLoads(MachineInstr *FirstLdSt,
702                                   MachineInstr *SecondLdSt,
703                                   unsigned NumLoads) const {
704     return false;
705   }
706
707   /// \brief Can this target fuse the given instructions if they are scheduled
708   /// adjacent.
709   virtual bool shouldScheduleAdjacent(MachineInstr* First,
710                                       MachineInstr *Second) const {
711     return false;
712   }
713
714   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
715   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
716   /// reversed.
717   virtual
718   bool ReverseBranchCondition(SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond) const {
719     return true;
720   }
721
722   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
723   /// point.
724   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB,
725                           MachineBasicBlock::iterator MI) const;
726
727
728   /// getNoopForMachoTarget - Return the noop instruction to use for a noop.
729   virtual void getNoopForMachoTarget(MCInst &NopInst) const {
730     // Default to just using 'nop' string.
731   }
732
733
734   /// isPredicated - Returns true if the instruction is already predicated.
735   ///
736   virtual bool isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
737     return false;
738   }
739
740   /// isUnpredicatedTerminator - Returns true if the instruction is a
741   /// terminator instruction that has not been predicated.
742   virtual bool isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const;
743
744   /// PredicateInstruction - Convert the instruction into a predicated
745   /// instruction. It returns true if the operation was successful.
746   virtual
747   bool PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
748                         const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const;
749
750   /// SubsumesPredicate - Returns true if the first specified predicate
751   /// subsumes the second, e.g. GE subsumes GT.
752   virtual
753   bool SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
754                          const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const {
755     return false;
756   }
757
758   /// DefinesPredicate - If the specified instruction defines any predicate
759   /// or condition code register(s) used for predication, returns true as well
760   /// as the definition predicate(s) by reference.
761   virtual bool DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
762                                 std::vector<MachineOperand> &Pred) const {
763     return false;
764   }
765
766   /// isPredicable - Return true if the specified instruction can be predicated.
767   /// By default, this returns true for every instruction with a
768   /// PredicateOperand.
769   virtual bool isPredicable(MachineInstr *MI) const {
770     return MI->getDesc().isPredicable();
771   }
772
773   /// isSafeToMoveRegClassDefs - Return true if it's safe to move a machine
774   /// instruction that defines the specified register class.
775   virtual bool isSafeToMoveRegClassDefs(const TargetRegisterClass *RC) const {
776     return true;
777   }
778
779   /// isSchedulingBoundary - Test if the given instruction should be
780   /// considered a scheduling boundary. This primarily includes labels and
781   /// terminators.
782   virtual bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
783                                     const MachineBasicBlock *MBB,
784                                     const MachineFunction &MF) const;
785
786   /// Measure the specified inline asm to determine an approximation of its
787   /// length.
788   virtual unsigned getInlineAsmLength(const char *Str,
789                                       const MCAsmInfo &MAI) const;
790
791   /// CreateTargetHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer to
792   /// use for this target when scheduling the machine instructions before
793   /// register allocation.
794   virtual ScheduleHazardRecognizer*
795   CreateTargetHazardRecognizer(const TargetSubtargetInfo *STI,
796                                const ScheduleDAG *DAG) const;
797
798   /// CreateTargetMIHazardRecognizer - Allocate and return a hazard recognizer
799   /// to use for this target when scheduling the machine instructions before
800   /// register allocation.
801   virtual ScheduleHazardRecognizer*
802   CreateTargetMIHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
803                                  const ScheduleDAG *DAG) const;
804
805   /// CreateTargetPostRAHazardRecognizer - Allocate and return a hazard
806   /// recognizer to use for this target when scheduling the machine instructions
807   /// after register allocation.
808   virtual ScheduleHazardRecognizer*
809   CreateTargetPostRAHazardRecognizer(const InstrItineraryData*,
810                                      const ScheduleDAG *DAG) const;
811
812   /// Provide a global flag for disabling the PreRA hazard recognizer that
813   /// targets may choose to honor.
814   bool usePreRAHazardRecognizer() const;
815
816   /// analyzeCompare - For a comparison instruction, return the source registers
817   /// in SrcReg and SrcReg2 if having two register operands, and the value it
818   /// compares against in CmpValue. Return true if the comparison instruction
819   /// can be analyzed.
820   virtual bool analyzeCompare(const MachineInstr *MI,
821                               unsigned &SrcReg, unsigned &SrcReg2,
822                               int &Mask, int &Value) const {
823     return false;
824   }
825
826   /// optimizeCompareInstr - See if the comparison instruction can be converted
827   /// into something more efficient. E.g., on ARM most instructions can set the
828   /// flags register, obviating the need for a separate CMP.
829   virtual bool optimizeCompareInstr(MachineInstr *CmpInstr,
830                                     unsigned SrcReg, unsigned SrcReg2,
831                                     int Mask, int Value,
832                                     const MachineRegisterInfo *MRI) const {
833     return false;
834   }
835
836   /// optimizeLoadInstr - Try to remove the load by folding it to a register
837   /// operand at the use. We fold the load instructions if and only if the
838   /// def and use are in the same BB. We only look at one load and see
839   /// whether it can be folded into MI. FoldAsLoadDefReg is the virtual register
840   /// defined by the load we are trying to fold. DefMI returns the machine
841   /// instruction that defines FoldAsLoadDefReg, and the function returns
842   /// the machine instruction generated due to folding.
843   virtual MachineInstr* optimizeLoadInstr(MachineInstr *MI,
844                         const MachineRegisterInfo *MRI,
845                         unsigned &FoldAsLoadDefReg,
846                         MachineInstr *&DefMI) const {
847     return nullptr;
848   }
849
850   /// FoldImmediate - 'Reg' is known to be defined by a move immediate
851   /// instruction, try to fold the immediate into the use instruction.
852   /// If MRI->hasOneNonDBGUse(Reg) is true, and this function returns true,
853   /// then the caller may assume that DefMI has been erased from its parent
854   /// block. The caller may assume that it will not be erased by this
855   /// function otherwise.
856   virtual bool FoldImmediate(MachineInstr *UseMI, MachineInstr *DefMI,
857                              unsigned Reg, MachineRegisterInfo *MRI) const {
858     return false;
859   }
860
861   /// getNumMicroOps - Return the number of u-operations the given machine
862   /// instruction will be decoded to on the target cpu. The itinerary's
863   /// IssueWidth is the number of microops that can be dispatched each
864   /// cycle. An instruction with zero microops takes no dispatch resources.
865   virtual unsigned getNumMicroOps(const InstrItineraryData *ItinData,
866                                   const MachineInstr *MI) const;
867
868   /// isZeroCost - Return true for pseudo instructions that don't consume any
869   /// machine resources in their current form. These are common cases that the
870   /// scheduler should consider free, rather than conservatively handling them
871   /// as instructions with no itinerary.
872   bool isZeroCost(unsigned Opcode) const {
873     return Opcode <= TargetOpcode::COPY;
874   }
875
876   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
877                                 SDNode *DefNode, unsigned DefIdx,
878                                 SDNode *UseNode, unsigned UseIdx) const;
879
880   /// getOperandLatency - Compute and return the use operand latency of a given
881   /// pair of def and use.
882   /// In most cases, the static scheduling itinerary was enough to determine the
883   /// operand latency. But it may not be possible for instructions with variable
884   /// number of defs / uses.
885   ///
886   /// This is a raw interface to the itinerary that may be directly overriden by
887   /// a target. Use computeOperandLatency to get the best estimate of latency.
888   virtual int getOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
889                                 const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
890                                 const MachineInstr *UseMI,
891                                 unsigned UseIdx) const;
892
893   /// computeOperandLatency - Compute and return the latency of the given data
894   /// dependent def and use when the operand indices are already known.
895   unsigned computeOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
896                                  const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
897                                  const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx)
898     const;
899
900   /// getInstrLatency - Compute the instruction latency of a given instruction.
901   /// If the instruction has higher cost when predicated, it's returned via
902   /// PredCost.
903   virtual unsigned getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
904                                    const MachineInstr *MI,
905                                    unsigned *PredCost = nullptr) const;
906
907   virtual unsigned getPredicationCost(const MachineInstr *MI) const;
908
909   virtual int getInstrLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
910                               SDNode *Node) const;
911
912   /// Return the default expected latency for a def based on it's opcode.
913   unsigned defaultDefLatency(const MCSchedModel *SchedModel,
914                              const MachineInstr *DefMI) const;
915
916   int computeDefOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
917                                const MachineInstr *DefMI) const;
918
919   /// isHighLatencyDef - Return true if this opcode has high latency to its
920   /// result.
921   virtual bool isHighLatencyDef(int opc) const { return false; }
922
923   /// hasHighOperandLatency - Compute operand latency between a def of 'Reg'
924   /// and an use in the current loop, return true if the target considered
925   /// it 'high'. This is used by optimization passes such as machine LICM to
926   /// determine whether it makes sense to hoist an instruction out even in
927   /// high register pressure situation.
928   virtual
929   bool hasHighOperandLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
930                              const MachineRegisterInfo *MRI,
931                              const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx,
932                              const MachineInstr *UseMI, unsigned UseIdx) const {
933     return false;
934   }
935
936   /// hasLowDefLatency - Compute operand latency of a def of 'Reg', return true
937   /// if the target considered it 'low'.
938   virtual
939   bool hasLowDefLatency(const InstrItineraryData *ItinData,
940                         const MachineInstr *DefMI, unsigned DefIdx) const;
941
942   /// verifyInstruction - Perform target specific instruction verification.
943   virtual
944   bool verifyInstruction(const MachineInstr *MI, StringRef &ErrInfo) const {
945     return true;
946   }
947
948   /// getExecutionDomain - Return the current execution domain and bit mask of
949   /// possible domains for instruction.
950   ///
951   /// Some micro-architectures have multiple execution domains, and multiple
952   /// opcodes that perform the same operation in different domains.  For
953   /// example, the x86 architecture provides the por, orps, and orpd
954   /// instructions that all do the same thing.  There is a latency penalty if a
955   /// register is written in one domain and read in another.
956   ///
957   /// This function returns a pair (domain, mask) containing the execution
958   /// domain of MI, and a bit mask of possible domains.  The setExecutionDomain
959   /// function can be used to change the opcode to one of the domains in the
960   /// bit mask.  Instructions whose execution domain can't be changed should
961   /// return a 0 mask.
962   ///
963   /// The execution domain numbers don't have any special meaning except domain
964   /// 0 is used for instructions that are not associated with any interesting
965   /// execution domain.
966   ///
967   virtual std::pair<uint16_t, uint16_t>
968   getExecutionDomain(const MachineInstr *MI) const {
969     return std::make_pair(0, 0);
970   }
971
972   /// setExecutionDomain - Change the opcode of MI to execute in Domain.
973   ///
974   /// The bit (1 << Domain) must be set in the mask returned from
975   /// getExecutionDomain(MI).
976   ///
977   virtual void setExecutionDomain(MachineInstr *MI, unsigned Domain) const {}
978
979
980   /// getPartialRegUpdateClearance - Returns the preferred minimum clearance
981   /// before an instruction with an unwanted partial register update.
982   ///
983   /// Some instructions only write part of a register, and implicitly need to
984   /// read the other parts of the register.  This may cause unwanted stalls
985   /// preventing otherwise unrelated instructions from executing in parallel in
986   /// an out-of-order CPU.
987   ///
988   /// For example, the x86 instruction cvtsi2ss writes its result to bits
989   /// [31:0] of the destination xmm register. Bits [127:32] are unaffected, so
990   /// the instruction needs to wait for the old value of the register to become
991   /// available:
992   ///
993   ///   addps %xmm1, %xmm0
994   ///   movaps %xmm0, (%rax)
995   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
996   ///
997   /// In the code above, the cvtsi2ss instruction needs to wait for the addps
998   /// instruction before it can issue, even though the high bits of %xmm0
999   /// probably aren't needed.
1000   ///
1001   /// This hook returns the preferred clearance before MI, measured in
1002   /// instructions.  Other defs of MI's operand OpNum are avoided in the last N
1003   /// instructions before MI.  It should only return a positive value for
1004   /// unwanted dependencies.  If the old bits of the defined register have
1005   /// useful values, or if MI is determined to otherwise read the dependency,
1006   /// the hook should return 0.
1007   ///
1008   /// The unwanted dependency may be handled by:
1009   ///
1010   /// 1. Allocating the same register for an MI def and use.  That makes the
1011   ///    unwanted dependency identical to a required dependency.
1012   ///
1013   /// 2. Allocating a register for the def that has no defs in the previous N
1014   ///    instructions.
1015   ///
1016   /// 3. Calling breakPartialRegDependency() with the same arguments.  This
1017   ///    allows the target to insert a dependency breaking instruction.
1018   ///
1019   virtual unsigned
1020   getPartialRegUpdateClearance(const MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
1021                                const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1022     // The default implementation returns 0 for no partial register dependency.
1023     return 0;
1024   }
1025
1026   /// \brief Return the minimum clearance before an instruction that reads an
1027   /// unused register.
1028   ///
1029   /// For example, AVX instructions may copy part of an register operand into
1030   /// the unused high bits of the destination register.
1031   ///
1032   /// vcvtsi2sdq %rax, %xmm0<undef>, %xmm14
1033   ///
1034   /// In the code above, vcvtsi2sdq copies %xmm0[127:64] into %xmm14 creating a
1035   /// false dependence on any previous write to %xmm0.
1036   ///
1037   /// This hook works similarly to getPartialRegUpdateClearance, except that it
1038   /// does not take an operand index. Instead sets \p OpNum to the index of the
1039   /// unused register.
1040   virtual unsigned getUndefRegClearance(const MachineInstr *MI, unsigned &OpNum,
1041                                         const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1042     // The default implementation returns 0 for no undef register dependency.
1043     return 0;
1044   }
1045
1046   /// breakPartialRegDependency - Insert a dependency-breaking instruction
1047   /// before MI to eliminate an unwanted dependency on OpNum.
1048   ///
1049   /// If it wasn't possible to avoid a def in the last N instructions before MI
1050   /// (see getPartialRegUpdateClearance), this hook will be called to break the
1051   /// unwanted dependency.
1052   ///
1053   /// On x86, an xorps instruction can be used as a dependency breaker:
1054   ///
1055   ///   addps %xmm1, %xmm0
1056   ///   movaps %xmm0, (%rax)
1057   ///   xorps %xmm0, %xmm0
1058   ///   cvtsi2ss %rbx, %xmm0
1059   ///
1060   /// An <imp-kill> operand should be added to MI if an instruction was
1061   /// inserted.  This ties the instructions together in the post-ra scheduler.
1062   ///
1063   virtual void
1064   breakPartialRegDependency(MachineBasicBlock::iterator MI, unsigned OpNum,
1065                             const TargetRegisterInfo *TRI) const {}
1066
1067   /// Create machine specific model for scheduling.
1068   virtual DFAPacketizer*
1069     CreateTargetScheduleState(const TargetMachine*, const ScheduleDAG*) const {
1070     return nullptr;
1071   }
1072
1073 private:
1074   int CallFrameSetupOpcode, CallFrameDestroyOpcode;
1075 };
1076
1077 } // End llvm namespace
1078
1079 #endif