lib/CodeGen/PrologEpilogInserter.cpp

   1 //===-- PrologEpilogInserter.cpp - Insert Prolog/Epilog code in function --===//
   2 //
   3 // This pass is responsible for finalizing the functions frame layout, saving
   4 // callee saved registers, and for emitting prolog & epilog code for the
   5 // function.
   6 //
   7 // This pass must be run after register allocation.  After this pass is
   8 // executed, it is illegal to construct MO_FrameIndex operands.
   9 //
  10 //===----------------------------------------------------------------------===//
  11
  12 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  13 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  14 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  16 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  17 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  19 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  20
  21 namespace {
  22   struct PEI : public MachineFunctionPass {
  23     const char *getPassName() const {
  24       return "Prolog/Epilog Insertion & Frame Finalization";
  25     }
  26
  27     /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
  28     /// frame indexes with appropriate references.
  29     ///
  30     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
  31       // Scan the function for modified caller saved registers and insert spill
  32       // code for any caller saved registers that are modified.  Also calculate
  33       // the MaxCallFrameSize and HasCalls variables for the function's frame
  34       // information and eliminates call frame pseudo instructions.
  35       saveCallerSavedRegisters(Fn);
  36
  37       // Allow the target machine to make final modifications to the function
  38       // before the frame layout is finalized.
  39       Fn.getTarget().getRegisterInfo()->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn);
  40
  41       // Calculate actual frame offsets for all of the abstract stack objects...
  42       calculateFrameObjectOffsets(Fn);
  43
  44       // Add prolog and epilog code to the function.
  45       insertPrologEpilogCode(Fn);
  46
  47       // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
  48       // and actual offsets.
  49       //
  50       replaceFrameIndices(Fn);
  51       return true;
  52     }
  53
  54   private:
  55     void saveCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn);
  56     void calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn);
  57     void replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn);
  58     void insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn);
  59   };
  60 }
  61
  62 /// createPrologEpilogCodeInserter - This function returns a pass that inserts
  63 /// prolog and epilog code, and eliminates abstract frame references.
  64 ///
  65 FunctionPass *createPrologEpilogCodeInserter() { return new PEI(); }
  66
  67
  68 /// saveCallerSavedRegisters - Scan the function for modified caller saved
  69 /// registers and insert spill code for any caller saved registers that are
  70 /// modified.  Also calculate the MaxCallFrameSize and HasCalls variables for
  71 /// the function's frame information and eliminates call frame pseudo
  72 /// instructions.
  73 ///
  74 void PEI::saveCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
  75   const MRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
  76   const TargetFrameInfo &FrameInfo = Fn.getTarget().getFrameInfo();
  77
  78   // Get the callee saved register list...
  79   const unsigned *CSRegs = RegInfo->getCalleeSaveRegs();
  80
  81   // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
  82   int FrameSetupOpcode   = RegInfo->getCallFrameSetupOpcode();
  83   int FrameDestroyOpcode = RegInfo->getCallFrameDestroyOpcode();
  84
  85   // Early exit for targets which have no callee saved registers and no call
  86   // frame setup/destroy pseudo instructions.
  87   if ((CSRegs == 0 || CSRegs[0] == 0) &&
  88       FrameSetupOpcode == -1 && FrameDestroyOpcode == -1)
  89     return;
  90
  91   // This bitset contains an entry for each physical register for the target...
  92   std::vector<bool> ModifiedRegs(MRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
  93   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
  94   bool HasCalls = false;
  95
  96   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
  97     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); )
  98       if ((*I)->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
  99           (*I)->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
 100         assert((*I)->getNumOperands() == 1 && "Call Frame Setup/Destroy Pseudo"
 101                " instructions should have a single immediate argument!");
 102         unsigned Size = (*I)->getOperand(0).getImmedValue();
 103         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
 104         HasCalls = true;
 105         RegInfo->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
 106       } else {
 107         for (unsigned i = 0, e = (*I)->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 108           MachineOperand &MO = (*I)->getOperand(i);
 109           assert(!MO.isVirtualRegister() &&
 110                  "Register allocation must be performed!");
 111           if (MO.isPhysicalRegister() &&
 112               (MO.opIsDefOnly() || MO.opIsDefAndUse()))
 113             ModifiedRegs[MO.getReg()] = true;         // Register is modified
 114         }
 115         ++I;
 116       }
 117
 118   MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
 119   FFI->setHasCalls(HasCalls);
 120   FFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
 121
 122   // Now figure out which *callee saved* registers are modified by the current
 123   // function, thus needing to be saved and restored in the prolog/epilog.
 124   //
 125   std::vector<unsigned> RegsToSave;
 126   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
 127     unsigned Reg = CSRegs[i];
 128     if (ModifiedRegs[Reg]) {
 129       RegsToSave.push_back(Reg);  // If modified register...
 130     } else {
 131       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
 132            *AliasSet; ++AliasSet) {  // Check alias registers too...
 133         if (ModifiedRegs[*AliasSet]) {
 134           RegsToSave.push_back(Reg);
 135           break;
 136         }
 137       }
 138     }
 139   }
 140
 141   if (RegsToSave.empty())
 142     return;   // Early exit if no caller saved registers are modified!
 143
 144   // Now that we know which registers need to be saved and restored, allocate
 145   // stack slots for them.
 146   std::vector<int> StackSlots;
 147   for (unsigned i = 0, e = RegsToSave.size(); i != e; ++i) {
 148     int FrameIdx = FFI->CreateStackObject(RegInfo->getRegClass(RegsToSave[i]));
 149     StackSlots.push_back(FrameIdx);
 150   }
 151
 152   // Now that we have a stack slot for each register to be saved, insert spill
 153   // code into the entry block...
 154   MachineBasicBlock *MBB = Fn.begin();
 155   MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin();
 156   for (unsigned i = 0, e = RegsToSave.size(); i != e; ++i) {
 157     const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getRegClass(RegsToSave[i]);
 158
 159     // Insert the spill to the stack frame...
 160     RegInfo->storeRegToStackSlot(*MBB, I, RegsToSave[i], StackSlots[i], RC);
 161   }
 162
 163   // Add code to restore the callee-save registers in each exiting block.
 164   const TargetInstrInfo &TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
 165   for (MachineFunction::iterator FI = Fn.begin(), E = Fn.end(); FI != E; ++FI) {
 166     // If last instruction is a return instruction, add an epilogue
 167     if (!FI->empty() && TII.isReturn(FI->back()->getOpcode())) {
 168       MBB = FI; I = MBB->end()-1;
 169
 170       for (unsigned i = 0, e = RegsToSave.size(); i != e; ++i) {
 171         const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getRegClass(RegsToSave[i]);
 172         RegInfo->loadRegFromStackSlot(*MBB, I, RegsToSave[i],StackSlots[i], RC);
 173         --I;  // Insert in reverse order
 174       }
 175     }
 176   }
 177 }
 178
 179
 180 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
 181 /// abstract stack objects...
 182 ///
 183 void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
 184   const TargetFrameInfo &TFI = Fn.getTarget().getFrameInfo();
 185
 186   bool StackGrowsDown =
 187     TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameInfo::StackGrowsDown;
 188   assert(StackGrowsDown && "Only tested on stack down growing targets!");
 189
 190   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
 191   MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
 192
 193   unsigned StackAlignment = TFI.getStackAlignment();
 194
 195   // Start at the beginning of the local area...
 196   int Offset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
 197   for (unsigned i = 0, e = FFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
 198     Offset += FFI->getObjectSize(i);         // Allocate Size bytes...
 199
 200     unsigned Align = FFI->getObjectAlignment(i);
 201     assert(Align <= StackAlignment && "Cannot align stack object to higher "
 202            "alignment boundary than the stack itself!");
 203     Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;   // Adjust to Alignment boundary...
 204
 205     FFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
 206   }
 207
 208   // Align the final stack pointer offset...
 209   Offset = (Offset+StackAlignment-1)/StackAlignment*StackAlignment;
 210
 211   // Set the final value of the stack pointer...
 212   FFI->setStackSize(Offset-TFI.getOffsetOfLocalArea());
 213 }
 214
 215
 216 /// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified caller saved
 217 /// registers, insert spill code for these caller saved registers, then add
 218 /// prolog and epilog code to the function.
 219 ///
 220 void PEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
 221   // Add prologue to the function...
 222   Fn.getTarget().getRegisterInfo()->emitPrologue(Fn);
 223
 224   // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block
 225   const TargetInstrInfo &TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
 226   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I) {
 227     // If last instruction is a return instruction, add an epilogue
 228     if (!I->empty() && TII.isReturn(I->back()->getOpcode()))
 229       Fn.getTarget().getRegisterInfo()->emitEpilogue(Fn, *I);
 230   }
 231 }
 232
 233
 234 /// replaceFrameIndices - Replace all MO_FrameIndex operands with physical
 235 /// register references and actual offsets.
 236 ///
 237 void PEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
 238   if (!Fn.getFrameInfo()->hasStackObjects()) return; // Nothing to do?
 239
 240   const TargetMachine &TM = Fn.getTarget();
 241   assert(TM.getRegisterInfo() && "TM::getRegisterInfo() must be implemented!");
 242   const MRegisterInfo &MRI = *TM.getRegisterInfo();
 243
 244   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
 245     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
 246       for (unsigned i = 0, e = (*I)->getNumOperands(); i != e; ++i)
 247         if ((*I)->getOperand(i).isFrameIndex()) {
 248           // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to use that
 249           // target machine register info object to eliminate it.
 250           MRI.eliminateFrameIndex(Fn, I);
 251           break;
 252         }
 253 }