[PM/AA] Hoist ScopedNoAliasAA's interface into a header and move the
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PrologEpilogInserter.cpp
1 //===-- PrologEpilogInserter.cpp - Insert Prolog/Epilog code in function --===//
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 pass is responsible for finalizing the functions frame layout, saving
11 // callee saved registers, and for emitting prolog & epilog code for the
12 // function.
13 //
14 // This pass must be run after register allocation.  After this pass is
15 // executed, it is illegal to construct MO_FrameIndex operands.
16 //
17 //===----------------------------------------------------------------------===//
18
19 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
30 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
31 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
32 #include "llvm/CodeGen/StackProtector.h"
33 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
34 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
35 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
36 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
37 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
38 #include "llvm/Support/Compiler.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41 #include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
42 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
43 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
44 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
45 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
46 #include <climits>
47
48 using namespace llvm;
49
50 #define DEBUG_TYPE "pei"
51
52 namespace {
53 class PEI : public MachineFunctionPass {
54 public:
55   static char ID;
56   PEI() : MachineFunctionPass(ID) {
57     initializePEIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
58   }
59
60   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
61
62   /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
63   /// frame indexes with appropriate references.
64   ///
65   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
66
67 private:
68   RegScavenger *RS;
69
70   // MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex - Keeps the range of callee saved
71   // stack frame indexes.
72   unsigned MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex;
73
74   // Save and Restore blocks of the current function.
75   MachineBasicBlock *SaveBlock;
76   SmallVector<MachineBasicBlock *, 4> RestoreBlocks;
77
78   // Flag to control whether to use the register scavenger to resolve
79   // frame index materialization registers. Set according to
80   // TRI->requiresFrameIndexScavenging() for the current function.
81   bool FrameIndexVirtualScavenging;
82
83   void calculateSets(MachineFunction &Fn);
84   void calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn);
85   void assignCalleeSavedSpillSlots(MachineFunction &Fn,
86                                    const BitVector &SavedRegs);
87   void insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn);
88   void calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn);
89   void replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn);
90   void replaceFrameIndices(MachineBasicBlock *BB, MachineFunction &Fn,
91                            int &SPAdj);
92   void scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn);
93   void insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn);
94
95   // Convenience for recognizing return blocks.
96   bool isReturnBlock(const MachineBasicBlock *MBB) const;
97 };
98 } // namespace
99
100 char PEI::ID = 0;
101 char &llvm::PrologEpilogCodeInserterID = PEI::ID;
102
103 static cl::opt<unsigned>
104 WarnStackSize("warn-stack-size", cl::Hidden, cl::init((unsigned)-1),
105               cl::desc("Warn for stack size bigger than the given"
106                        " number"));
107
108 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PEI, "prologepilog",
109                 "Prologue/Epilogue Insertion", false, false)
110 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
111 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
112 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StackProtector)
113 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetPassConfig)
114 INITIALIZE_PASS_END(PEI, "prologepilog",
115                     "Prologue/Epilogue Insertion & Frame Finalization",
116                     false, false)
117
118 STATISTIC(NumScavengedRegs, "Number of frame index regs scavenged");
119 STATISTIC(NumBytesStackSpace,
120           "Number of bytes used for stack in all functions");
121
122 void PEI::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
123   AU.setPreservesCFG();
124   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
125   AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
126   AU.addRequired<StackProtector>();
127   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
128   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
129 }
130
131 bool PEI::isReturnBlock(const MachineBasicBlock* MBB) const {
132   return (MBB && !MBB->empty() && MBB->back().isReturn());
133 }
134
135 /// Compute the set of return blocks
136 void PEI::calculateSets(MachineFunction &Fn) {
137   const MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
138
139   // Even when we do not change any CSR, we still want to insert the
140   // prologue and epilogue of the function.
141   // So set the save points for those.
142
143   // Use the points found by shrink-wrapping, if any.
144   if (MFI->getSavePoint()) {
145     SaveBlock = MFI->getSavePoint();
146     assert(MFI->getRestorePoint() && "Both restore and save must be set");
147     MachineBasicBlock *RestoreBlock = MFI->getRestorePoint();
148     // If RestoreBlock does not have any successor and is not a return block
149     // then the end point is unreachable and we do not need to insert any
150     // epilogue.
151     if (!RestoreBlock->succ_empty() || isReturnBlock(RestoreBlock))
152       RestoreBlocks.push_back(RestoreBlock);
153     return;
154   }
155
156   // Save refs to entry and return blocks.
157   SaveBlock = Fn.begin();
158   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), E = Fn.end();
159        MBB != E; ++MBB)
160     if (isReturnBlock(MBB))
161       RestoreBlocks.push_back(MBB);
162
163   return;
164 }
165
166 /// StackObjSet - A set of stack object indexes
167 typedef SmallSetVector<int, 8> StackObjSet;
168
169 /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
170 /// frame indexes with appropriate references.
171 ///
172 bool PEI::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
173   const Function* F = Fn.getFunction();
174   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
175   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
176
177   assert(!Fn.getRegInfo().getNumVirtRegs() && "Regalloc must assign all vregs");
178
179   RS = TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : nullptr;
180   FrameIndexVirtualScavenging = TRI->requiresFrameIndexScavenging(Fn);
181
182   // Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack variables for the
183   // function's frame information. Also eliminates call frame pseudo
184   // instructions.
185   calculateCallsInformation(Fn);
186
187   // Determine which of the registers in the callee save list should be saved.
188   BitVector SavedRegs;
189   TFI->determineCalleeSaves(Fn, SavedRegs, RS);
190
191   // Insert spill code for any callee saved registers that are modified.
192   assignCalleeSavedSpillSlots(Fn, SavedRegs);
193
194   // Determine placement of CSR spill/restore code:
195   // place all spills in the entry block, all restores in return blocks.
196   calculateSets(Fn);
197
198   // Add the code to save and restore the callee saved registers
199   if (!F->hasFnAttribute(Attribute::Naked))
200     insertCSRSpillsAndRestores(Fn);
201
202   // Allow the target machine to make final modifications to the function
203   // before the frame layout is finalized.
204   TFI->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn, RS);
205
206   // Calculate actual frame offsets for all abstract stack objects...
207   calculateFrameObjectOffsets(Fn);
208
209   // Add prolog and epilog code to the function.  This function is required
210   // to align the stack frame as necessary for any stack variables or
211   // called functions.  Because of this, calculateCalleeSavedRegisters()
212   // must be called before this function in order to set the AdjustsStack
213   // and MaxCallFrameSize variables.
214   if (!F->hasFnAttribute(Attribute::Naked))
215     insertPrologEpilogCode(Fn);
216
217   // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
218   // and actual offsets.
219   //
220   replaceFrameIndices(Fn);
221
222   // If register scavenging is needed, as we've enabled doing it as a
223   // post-pass, scavenge the virtual registers that frame index elimination
224   // inserted.
225   if (TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) && FrameIndexVirtualScavenging)
226     scavengeFrameVirtualRegs(Fn);
227
228   // Clear any vregs created by virtual scavenging.
229   Fn.getRegInfo().clearVirtRegs();
230
231   // Warn on stack size when we exceeds the given limit.
232   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
233   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
234   if (WarnStackSize.getNumOccurrences() > 0 && WarnStackSize < StackSize) {
235     DiagnosticInfoStackSize DiagStackSize(*F, StackSize);
236     F->getContext().diagnose(DiagStackSize);
237   }
238
239   delete RS;
240   RestoreBlocks.clear();
241   return true;
242 }
243
244 /// calculateCallsInformation - Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack
245 /// variables for the function's frame information and eliminate call frame
246 /// pseudo instructions.
247 void PEI::calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn) {
248   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
249   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
250   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
251
252   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
253   bool AdjustsStack = MFI->adjustsStack();
254
255   // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
256   unsigned FrameSetupOpcode = TII.getCallFrameSetupOpcode();
257   unsigned FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
258
259   // Early exit for targets which have no call frame setup/destroy pseudo
260   // instructions.
261   if (FrameSetupOpcode == ~0u && FrameDestroyOpcode == ~0u)
262     return;
263
264   std::vector<MachineBasicBlock::iterator> FrameSDOps;
265   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
266     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
267       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
268           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
269         assert(I->getNumOperands() >= 1 && "Call Frame Setup/Destroy Pseudo"
270                " instructions should have a single immediate argument!");
271         unsigned Size = I->getOperand(0).getImm();
272         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
273         AdjustsStack = true;
274         FrameSDOps.push_back(I);
275       } else if (I->isInlineAsm()) {
276         // Some inline asm's need a stack frame, as indicated by operand 1.
277         unsigned ExtraInfo = I->getOperand(InlineAsm::MIOp_ExtraInfo).getImm();
278         if (ExtraInfo & InlineAsm::Extra_IsAlignStack)
279           AdjustsStack = true;
280       }
281
282   MFI->setAdjustsStack(AdjustsStack);
283   MFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
284
285   for (std::vector<MachineBasicBlock::iterator>::iterator
286          i = FrameSDOps.begin(), e = FrameSDOps.end(); i != e; ++i) {
287     MachineBasicBlock::iterator I = *i;
288
289     // If call frames are not being included as part of the stack frame, and
290     // the target doesn't indicate otherwise, remove the call frame pseudos
291     // here. The sub/add sp instruction pairs are still inserted, but we don't
292     // need to track the SP adjustment for frame index elimination.
293     if (TFI->canSimplifyCallFramePseudos(Fn))
294       TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *I->getParent(), I);
295   }
296 }
297
298 void PEI::assignCalleeSavedSpillSlots(MachineFunction &F,
299                                       const BitVector &SavedRegs) {
300   // These are used to keep track the callee-save area. Initialize them.
301   MinCSFrameIndex = INT_MAX;
302   MaxCSFrameIndex = 0;
303
304   if (SavedRegs.empty())
305     return;
306
307   const TargetRegisterInfo *RegInfo = F.getSubtarget().getRegisterInfo();
308   const MCPhysReg *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&F);
309
310   std::vector<CalleeSavedInfo> CSI;
311   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
312     unsigned Reg = CSRegs[i];
313     if (SavedRegs.test(Reg))
314       CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg));
315   }
316
317   const TargetFrameLowering *TFI = F.getSubtarget().getFrameLowering();
318   MachineFrameInfo *MFI = F.getFrameInfo();
319   if (!TFI->assignCalleeSavedSpillSlots(F, RegInfo, CSI)) {
320     // If target doesn't implement this, use generic code.
321
322     if (CSI.empty())
323       return; // Early exit if no callee saved registers are modified!
324
325     unsigned NumFixedSpillSlots;
326     const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSpillSlots =
327         TFI->getCalleeSavedSpillSlots(NumFixedSpillSlots);
328
329     // Now that we know which registers need to be saved and restored, allocate
330     // stack slots for them.
331     for (std::vector<CalleeSavedInfo>::iterator I = CSI.begin(), E = CSI.end();
332          I != E; ++I) {
333       unsigned Reg = I->getReg();
334       const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getMinimalPhysRegClass(Reg);
335
336       int FrameIdx;
337       if (RegInfo->hasReservedSpillSlot(F, Reg, FrameIdx)) {
338         I->setFrameIdx(FrameIdx);
339         continue;
340       }
341
342       // Check to see if this physreg must be spilled to a particular stack slot
343       // on this target.
344       const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSlot = FixedSpillSlots;
345       while (FixedSlot != FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots &&
346              FixedSlot->Reg != Reg)
347         ++FixedSlot;
348
349       if (FixedSlot == FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots) {
350         // Nope, just spill it anywhere convenient.
351         unsigned Align = RC->getAlignment();
352         unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
353
354         // We may not be able to satisfy the desired alignment specification of
355         // the TargetRegisterClass if the stack alignment is smaller. Use the
356         // min.
357         Align = std::min(Align, StackAlign);
358         FrameIdx = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), Align, true);
359         if ((unsigned)FrameIdx < MinCSFrameIndex) MinCSFrameIndex = FrameIdx;
360         if ((unsigned)FrameIdx > MaxCSFrameIndex) MaxCSFrameIndex = FrameIdx;
361       } else {
362         // Spill it to the stack where we must.
363         FrameIdx =
364             MFI->CreateFixedSpillStackObject(RC->getSize(), FixedSlot->Offset);
365       }
366
367       I->setFrameIdx(FrameIdx);
368     }
369   }
370
371   MFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
372 }
373
374 /// Helper function to update the liveness information for the callee-saved
375 /// registers.
376 static void updateLiveness(MachineFunction &MF) {
377   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
378   // Visited will contain all the basic blocks that are in the region
379   // where the callee saved registers are alive:
380   // - Anything that is not Save or Restore -> LiveThrough.
381   // - Save -> LiveIn.
382   // - Restore -> LiveOut.
383   // The live-out is not attached to the block, so no need to keep
384   // Restore in this set.
385   SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 8> Visited;
386   SmallVector<MachineBasicBlock *, 8> WorkList;
387   MachineBasicBlock *Entry = &MF.front();
388   MachineBasicBlock *Save = MFI->getSavePoint();
389
390   if (!Save)
391     Save = Entry;
392
393   if (Entry != Save) {
394     WorkList.push_back(Entry);
395     Visited.insert(Entry);
396   }
397   Visited.insert(Save);
398
399   MachineBasicBlock *Restore = MFI->getRestorePoint();
400   if (Restore)
401     // By construction Restore cannot be visited, otherwise it
402     // means there exists a path to Restore that does not go
403     // through Save.
404     WorkList.push_back(Restore);
405
406   while (!WorkList.empty()) {
407     const MachineBasicBlock *CurBB = WorkList.pop_back_val();
408     // By construction, the region that is after the save point is
409     // dominated by the Save and post-dominated by the Restore.
410     if (CurBB == Save)
411       continue;
412     // Enqueue all the successors not already visited.
413     // Those are by construction either before Save or after Restore.
414     for (MachineBasicBlock *SuccBB : CurBB->successors())
415       if (Visited.insert(SuccBB).second)
416         WorkList.push_back(SuccBB);
417   }
418
419   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
420
421   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
422     for (MachineBasicBlock *MBB : Visited)
423       // Add the callee-saved register as live-in.
424       // It's killed at the spill.
425       MBB->addLiveIn(CSI[i].getReg());
426   }
427 }
428
429 /// insertCSRSpillsAndRestores - Insert spill and restore code for
430 /// callee saved registers used in the function.
431 ///
432 void PEI::insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn) {
433   // Get callee saved register information.
434   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
435   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
436
437   MFI->setCalleeSavedInfoValid(true);
438
439   // Early exit if no callee saved registers are modified!
440   if (CSI.empty())
441     return;
442
443   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
444   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
445   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
446   MachineBasicBlock::iterator I;
447
448   // Spill using target interface.
449   I = SaveBlock->begin();
450   if (!TFI->spillCalleeSavedRegisters(*SaveBlock, I, CSI, TRI)) {
451     for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
452       // Insert the spill to the stack frame.
453       unsigned Reg = CSI[i].getReg();
454       const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
455       TII.storeRegToStackSlot(*SaveBlock, I, Reg, true, CSI[i].getFrameIdx(),
456                               RC, TRI);
457     }
458   }
459   // Update the live-in information of all the blocks up to the save point.
460   updateLiveness(Fn);
461
462   // Restore using target interface.
463   for (MachineBasicBlock *MBB : RestoreBlocks) {
464     I = MBB->end();
465
466     // Skip over all terminator instructions, which are part of the return
467     // sequence.
468     MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
469     while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->isTerminator())
470       I = I2;
471
472     bool AtStart = I == MBB->begin();
473     MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
474     if (!AtStart)
475       --BeforeI;
476
477     // Restore all registers immediately before the return and any
478     // terminators that precede it.
479     if (!TFI->restoreCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI, TRI)) {
480       for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
481         unsigned Reg = CSI[i].getReg();
482         const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
483         TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg, CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
484         assert(I != MBB->begin() &&
485                "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
486         // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
487         // multiple instructions.
488         if (AtStart)
489           I = MBB->begin();
490         else {
491           I = BeforeI;
492           ++I;
493         }
494       }
495     }
496   }
497 }
498
499 /// AdjustStackOffset - Helper function used to adjust the stack frame offset.
500 static inline void
501 AdjustStackOffset(MachineFrameInfo *MFI, int FrameIdx,
502                   bool StackGrowsDown, int64_t &Offset,
503                   unsigned &MaxAlign) {
504   // If the stack grows down, add the object size to find the lowest address.
505   if (StackGrowsDown)
506     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
507
508   unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(FrameIdx);
509
510   // If the alignment of this object is greater than that of the stack, then
511   // increase the stack alignment to match.
512   MaxAlign = std::max(MaxAlign, Align);
513
514   // Adjust to alignment boundary.
515   Offset = (Offset + Align - 1) / Align * Align;
516
517   if (StackGrowsDown) {
518     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << -Offset << "]\n");
519     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, -Offset); // Set the computed offset
520   } else {
521     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << Offset << "]\n");
522     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, Offset);
523     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
524   }
525 }
526
527 /// AssignProtectedObjSet - Helper function to assign large stack objects (i.e.,
528 /// those required to be close to the Stack Protector) to stack offsets.
529 static void
530 AssignProtectedObjSet(const StackObjSet &UnassignedObjs,
531                       SmallSet<int, 16> &ProtectedObjs,
532                       MachineFrameInfo *MFI, bool StackGrowsDown,
533                       int64_t &Offset, unsigned &MaxAlign) {
534
535   for (StackObjSet::const_iterator I = UnassignedObjs.begin(),
536         E = UnassignedObjs.end(); I != E; ++I) {
537     int i = *I;
538     AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
539     ProtectedObjs.insert(i);
540   }
541 }
542
543 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
544 /// abstract stack objects.
545 ///
546 void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
547   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
548   StackProtector *SP = &getAnalysis<StackProtector>();
549
550   bool StackGrowsDown =
551     TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
552
553   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
554   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
555
556   // Start at the beginning of the local area.
557   // The Offset is the distance from the stack top in the direction
558   // of stack growth -- so it's always nonnegative.
559   int LocalAreaOffset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
560   if (StackGrowsDown)
561     LocalAreaOffset = -LocalAreaOffset;
562   assert(LocalAreaOffset >= 0
563          && "Local area offset should be in direction of stack growth");
564   int64_t Offset = LocalAreaOffset;
565
566   // If there are fixed sized objects that are preallocated in the local area,
567   // non-fixed objects can't be allocated right at the start of local area.
568   // We currently don't support filling in holes in between fixed sized
569   // objects, so we adjust 'Offset' to point to the end of last fixed sized
570   // preallocated object.
571   for (int i = MFI->getObjectIndexBegin(); i != 0; ++i) {
572     int64_t FixedOff;
573     if (StackGrowsDown) {
574       // The maximum distance from the stack pointer is at lower address of
575       // the object -- which is given by offset. For down growing stack
576       // the offset is negative, so we negate the offset to get the distance.
577       FixedOff = -MFI->getObjectOffset(i);
578     } else {
579       // The maximum distance from the start pointer is at the upper
580       // address of the object.
581       FixedOff = MFI->getObjectOffset(i) + MFI->getObjectSize(i);
582     }
583     if (FixedOff > Offset) Offset = FixedOff;
584   }
585
586   // First assign frame offsets to stack objects that are used to spill
587   // callee saved registers.
588   if (StackGrowsDown) {
589     for (unsigned i = MinCSFrameIndex; i <= MaxCSFrameIndex; ++i) {
590       // If the stack grows down, we need to add the size to find the lowest
591       // address of the object.
592       Offset += MFI->getObjectSize(i);
593
594       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
595       // Adjust to alignment boundary
596       Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align);
597
598       MFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
599     }
600   } else {
601     int MaxCSFI = MaxCSFrameIndex, MinCSFI = MinCSFrameIndex;
602     for (int i = MaxCSFI; i >= MinCSFI ; --i) {
603       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
604       // Adjust to alignment boundary
605       Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align);
606
607       MFI->setObjectOffset(i, Offset);
608       Offset += MFI->getObjectSize(i);
609     }
610   }
611
612   unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
613
614   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
615   // incoming stack pointer if a frame pointer is required and is closer
616   // to the incoming rather than the final stack pointer.
617   const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
618   bool EarlyScavengingSlots = (TFI.hasFP(Fn) &&
619                                TFI.isFPCloseToIncomingSP() &&
620                                RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn) &&
621                                !RegInfo->needsStackRealignment(Fn));
622   if (RS && EarlyScavengingSlots) {
623     SmallVector<int, 2> SFIs;
624     RS->getScavengingFrameIndices(SFIs);
625     for (SmallVectorImpl<int>::iterator I = SFIs.begin(),
626            IE = SFIs.end(); I != IE; ++I)
627       AdjustStackOffset(MFI, *I, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
628   }
629
630   // FIXME: Once this is working, then enable flag will change to a target
631   // check for whether the frame is large enough to want to use virtual
632   // frame index registers. Functions which don't want/need this optimization
633   // will continue to use the existing code path.
634   if (MFI->getUseLocalStackAllocationBlock()) {
635     unsigned Align = MFI->getLocalFrameMaxAlign();
636
637     // Adjust to alignment boundary.
638     Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align);
639
640     DEBUG(dbgs() << "Local frame base offset: " << Offset << "\n");
641
642     // Resolve offsets for objects in the local block.
643     for (unsigned i = 0, e = MFI->getLocalFrameObjectCount(); i != e; ++i) {
644       std::pair<int, int64_t> Entry = MFI->getLocalFrameObjectMap(i);
645       int64_t FIOffset = (StackGrowsDown ? -Offset : Offset) + Entry.second;
646       DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << Entry.first << ") at SP[" <<
647             FIOffset << "]\n");
648       MFI->setObjectOffset(Entry.first, FIOffset);
649     }
650     // Allocate the local block
651     Offset += MFI->getLocalFrameSize();
652
653     MaxAlign = std::max(Align, MaxAlign);
654   }
655
656   // Make sure that the stack protector comes before the local variables on the
657   // stack.
658   SmallSet<int, 16> ProtectedObjs;
659   if (MFI->getStackProtectorIndex() >= 0) {
660     StackObjSet LargeArrayObjs;
661     StackObjSet SmallArrayObjs;
662     StackObjSet AddrOfObjs;
663
664     AdjustStackOffset(MFI, MFI->getStackProtectorIndex(), StackGrowsDown,
665                       Offset, MaxAlign);
666
667     // Assign large stack objects first.
668     for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
669       if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
670           MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
671         continue;
672       if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
673         continue;
674       if (RS && RS->isScavengingFrameIndex((int)i))
675         continue;
676       if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
677         continue;
678       if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
679         continue;
680
681       switch (SP->getSSPLayout(MFI->getObjectAllocation(i))) {
682       case StackProtector::SSPLK_None:
683         continue;
684       case StackProtector::SSPLK_SmallArray:
685         SmallArrayObjs.insert(i);
686         continue;
687       case StackProtector::SSPLK_AddrOf:
688         AddrOfObjs.insert(i);
689         continue;
690       case StackProtector::SSPLK_LargeArray:
691         LargeArrayObjs.insert(i);
692         continue;
693       }
694       llvm_unreachable("Unexpected SSPLayoutKind.");
695     }
696
697     AssignProtectedObjSet(LargeArrayObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
698                           Offset, MaxAlign);
699     AssignProtectedObjSet(SmallArrayObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
700                           Offset, MaxAlign);
701     AssignProtectedObjSet(AddrOfObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
702                           Offset, MaxAlign);
703   }
704
705   // Then assign frame offsets to stack objects that are not used to spill
706   // callee saved registers.
707   for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
708     if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
709         MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
710       continue;
711     if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
712       continue;
713     if (RS && RS->isScavengingFrameIndex((int)i))
714       continue;
715     if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
716       continue;
717     if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
718       continue;
719     if (ProtectedObjs.count(i))
720       continue;
721
722     AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
723   }
724
725   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
726   // stack pointer.
727   if (RS && !EarlyScavengingSlots) {
728     SmallVector<int, 2> SFIs;
729     RS->getScavengingFrameIndices(SFIs);
730     for (SmallVectorImpl<int>::iterator I = SFIs.begin(),
731            IE = SFIs.end(); I != IE; ++I)
732       AdjustStackOffset(MFI, *I, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
733   }
734
735   if (!TFI.targetHandlesStackFrameRounding()) {
736     // If we have reserved argument space for call sites in the function
737     // immediately on entry to the current function, count it as part of the
738     // overall stack size.
739     if (MFI->adjustsStack() && TFI.hasReservedCallFrame(Fn))
740       Offset += MFI->getMaxCallFrameSize();
741
742     // Round up the size to a multiple of the alignment.  If the function has
743     // any calls or alloca's, align to the target's StackAlignment value to
744     // ensure that the callee's frame or the alloca data is suitably aligned;
745     // otherwise, for leaf functions, align to the TransientStackAlignment
746     // value.
747     unsigned StackAlign;
748     if (MFI->adjustsStack() || MFI->hasVarSizedObjects() ||
749         (RegInfo->needsStackRealignment(Fn) && MFI->getObjectIndexEnd() != 0))
750       StackAlign = TFI.getStackAlignment();
751     else
752       StackAlign = TFI.getTransientStackAlignment();
753
754     // If the frame pointer is eliminated, all frame offsets will be relative to
755     // SP not FP. Align to MaxAlign so this works.
756     StackAlign = std::max(StackAlign, MaxAlign);
757     Offset = RoundUpToAlignment(Offset, StackAlign);
758   }
759
760   // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
761   int64_t StackSize = Offset - LocalAreaOffset;
762   MFI->setStackSize(StackSize);
763   NumBytesStackSpace += StackSize;
764 }
765
766 /// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified callee saved
767 /// registers, insert spill code for these callee saved registers, then add
768 /// prolog and epilog code to the function.
769 ///
770 void PEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
771   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
772
773   // Add prologue to the function...
774   TFI.emitPrologue(Fn, *SaveBlock);
775
776   // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block.
777   for (MachineBasicBlock *RestoreBlock : RestoreBlocks)
778     TFI.emitEpilogue(Fn, *RestoreBlock);
779
780   // Emit additional code that is required to support segmented stacks, if
781   // we've been asked for it.  This, when linked with a runtime with support
782   // for segmented stacks (libgcc is one), will result in allocating stack
783   // space in small chunks instead of one large contiguous block.
784   if (Fn.shouldSplitStack())
785     TFI.adjustForSegmentedStacks(Fn, *SaveBlock);
786
787   // Emit additional code that is required to explicitly handle the stack in
788   // HiPE native code (if needed) when loaded in the Erlang/OTP runtime. The
789   // approach is rather similar to that of Segmented Stacks, but it uses a
790   // different conditional check and another BIF for allocating more stack
791   // space.
792   if (Fn.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::HiPE)
793     TFI.adjustForHiPEPrologue(Fn, *SaveBlock);
794 }
795
796 /// replaceFrameIndices - Replace all MO_FrameIndex operands with physical
797 /// register references and actual offsets.
798 ///
799 void PEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
800   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
801   if (!TFI.needsFrameIndexResolution(Fn)) return;
802
803   MachineModuleInfo &MMI = Fn.getMMI();
804   const Function *F = Fn.getFunction();
805   const Function *ParentF = MMI.getWinEHParent(F);
806   unsigned FrameReg;
807   if (F == ParentF) {
808     WinEHFuncInfo &FuncInfo = MMI.getWinEHFuncInfo(Fn.getFunction());
809     // FIXME: This should be unconditional but we have bugs in the preparation
810     // pass.
811     if (FuncInfo.UnwindHelpFrameIdx != INT_MAX)
812       FuncInfo.UnwindHelpFrameOffset = TFI.getFrameIndexReferenceFromSP(
813           Fn, FuncInfo.UnwindHelpFrameIdx, FrameReg);
814   } else if (MMI.hasWinEHFuncInfo(F)) {
815     WinEHFuncInfo &FuncInfo = MMI.getWinEHFuncInfo(Fn.getFunction());
816     auto I = FuncInfo.CatchHandlerParentFrameObjIdx.find(F);
817     if (I != FuncInfo.CatchHandlerParentFrameObjIdx.end())
818       FuncInfo.CatchHandlerParentFrameObjOffset[F] =
819           TFI.getFrameIndexReferenceFromSP(Fn, I->second, FrameReg);
820   }
821
822   // Store SPAdj at exit of a basic block.
823   SmallVector<int, 8> SPState;
824   SPState.resize(Fn.getNumBlockIDs());
825   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Reachable;
826
827   // Iterate over the reachable blocks in DFS order.
828   for (auto DFI = df_ext_begin(&Fn, Reachable), DFE = df_ext_end(&Fn, Reachable);
829        DFI != DFE; ++DFI) {
830     int SPAdj = 0;
831     // Check the exit state of the DFS stack predecessor.
832     if (DFI.getPathLength() >= 2) {
833       MachineBasicBlock *StackPred = DFI.getPath(DFI.getPathLength() - 2);
834       assert(Reachable.count(StackPred) &&
835              "DFS stack predecessor is already visited.\n");
836       SPAdj = SPState[StackPred->getNumber()];
837     }
838     MachineBasicBlock *BB = *DFI;
839     replaceFrameIndices(BB, Fn, SPAdj);
840     SPState[BB->getNumber()] = SPAdj;
841   }
842
843   // Handle the unreachable blocks.
844   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
845     if (Reachable.count(BB))
846       // Already handled in DFS traversal.
847       continue;
848     int SPAdj = 0;
849     replaceFrameIndices(BB, Fn, SPAdj);
850   }
851 }
852
853 void PEI::replaceFrameIndices(MachineBasicBlock *BB, MachineFunction &Fn,
854                               int &SPAdj) {
855   assert(Fn.getSubtarget().getRegisterInfo() &&
856          "getRegisterInfo() must be implemented!");
857   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
858   const TargetRegisterInfo &TRI = *Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
859   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
860   unsigned FrameSetupOpcode = TII.getCallFrameSetupOpcode();
861   unsigned FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
862
863   if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging) RS->enterBasicBlock(BB);
864
865   bool InsideCallSequence = false;
866
867   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
868
869     if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
870         I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
871       InsideCallSequence = (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode);
872       SPAdj += TII.getSPAdjust(I);
873
874       MachineBasicBlock::iterator PrevI = BB->end();
875       if (I != BB->begin()) PrevI = std::prev(I);
876       TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
877
878       // Visit the instructions created by eliminateCallFramePseudoInstr().
879       if (PrevI == BB->end())
880         I = BB->begin();     // The replaced instr was the first in the block.
881       else
882         I = std::next(PrevI);
883       continue;
884     }
885
886     MachineInstr *MI = I;
887     bool DoIncr = true;
888     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
889       if (!MI->getOperand(i).isFI())
890         continue;
891
892       // Frame indicies in debug values are encoded in a target independent
893       // way with simply the frame index and offset rather than any
894       // target-specific addressing mode.
895       if (MI->isDebugValue()) {
896         assert(i == 0 && "Frame indicies can only appear as the first "
897                          "operand of a DBG_VALUE machine instruction");
898         unsigned Reg;
899         MachineOperand &Offset = MI->getOperand(1);
900         Offset.setImm(Offset.getImm() +
901                       TFI->getFrameIndexReference(
902                           Fn, MI->getOperand(0).getIndex(), Reg));
903         MI->getOperand(0).ChangeToRegister(Reg, false /*isDef*/);
904         continue;
905       }
906
907       // TODO: This code should be commoned with the code for
908       // PATCHPOINT. There's no good reason for the difference in
909       // implementation other than historical accident.  The only
910       // remaining difference is the unconditional use of the stack
911       // pointer as the base register.
912       if (MI->getOpcode() == TargetOpcode::STATEPOINT) {
913         assert((!MI->isDebugValue() || i == 0) &&
914                "Frame indicies can only appear as the first operand of a "
915                "DBG_VALUE machine instruction");
916         unsigned Reg;
917         MachineOperand &Offset = MI->getOperand(i + 1);
918         const unsigned refOffset =
919           TFI->getFrameIndexReferenceFromSP(Fn, MI->getOperand(i).getIndex(),
920                                             Reg);
921
922         Offset.setImm(Offset.getImm() + refOffset);
923         MI->getOperand(i).ChangeToRegister(Reg, false /*isDef*/);
924         continue;
925       }
926
927       // Some instructions (e.g. inline asm instructions) can have
928       // multiple frame indices and/or cause eliminateFrameIndex
929       // to insert more than one instruction. We need the register
930       // scavenger to go through all of these instructions so that
931       // it can update its register information. We keep the
932       // iterator at the point before insertion so that we can
933       // revisit them in full.
934       bool AtBeginning = (I == BB->begin());
935       if (!AtBeginning) --I;
936
937       // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to
938       // use that target machine register info object to eliminate
939       // it.
940       TRI.eliminateFrameIndex(MI, SPAdj, i,
941                               FrameIndexVirtualScavenging ?  nullptr : RS);
942
943       // Reset the iterator if we were at the beginning of the BB.
944       if (AtBeginning) {
945         I = BB->begin();
946         DoIncr = false;
947       }
948
949       MI = nullptr;
950       break;
951     }
952
953     // If we are looking at a call sequence, we need to keep track of
954     // the SP adjustment made by each instruction in the sequence.
955     // This includes both the frame setup/destroy pseudos (handled above),
956     // as well as other instructions that have side effects w.r.t the SP.
957     // Note that this must come after eliminateFrameIndex, because 
958     // if I itself referred to a frame index, we shouldn't count its own
959     // adjustment.
960     if (MI && InsideCallSequence)
961       SPAdj += TII.getSPAdjust(MI);
962
963     if (DoIncr && I != BB->end()) ++I;
964
965     // Update register states.
966     if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging && MI) RS->forward(MI);
967   }
968 }
969
970 /// scavengeFrameVirtualRegs - Replace all frame index virtual registers
971 /// with physical registers. Use the register scavenger to find an
972 /// appropriate register to use.
973 ///
974 /// FIXME: Iterating over the instruction stream is unnecessary. We can simply
975 /// iterate over the vreg use list, which at this point only contains machine
976 /// operands for which eliminateFrameIndex need a new scratch reg.
977 void
978 PEI::scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn) {
979   // Run through the instructions and find any virtual registers.
980   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
981        E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
982     RS->enterBasicBlock(BB);
983
984     int SPAdj = 0;
985
986     // The instruction stream may change in the loop, so check BB->end()
987     // directly.
988     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
989       // We might end up here again with a NULL iterator if we scavenged a
990       // register for which we inserted spill code for definition by what was
991       // originally the first instruction in BB.
992       if (I == MachineBasicBlock::iterator(nullptr))
993         I = BB->begin();
994
995       MachineInstr *MI = I;
996       MachineBasicBlock::iterator J = std::next(I);
997       MachineBasicBlock::iterator P =
998                          I == BB->begin() ? MachineBasicBlock::iterator(nullptr)
999                                           : std::prev(I);
1000
1001       // RS should process this instruction before we might scavenge at this
1002       // location. This is because we might be replacing a virtual register
1003       // defined by this instruction, and if so, registers killed by this
1004       // instruction are available, and defined registers are not.
1005       RS->forward(I);
1006
1007       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1008         if (MI->getOperand(i).isReg()) {
1009           MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1010           unsigned Reg = MO.getReg();
1011           if (Reg == 0)
1012             continue;
1013           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1014             continue;
1015
1016           // When we first encounter a new virtual register, it
1017           // must be a definition.
1018           assert(MI->getOperand(i).isDef() &&
1019                  "frame index virtual missing def!");
1020           // Scavenge a new scratch register
1021           const TargetRegisterClass *RC = Fn.getRegInfo().getRegClass(Reg);
1022           unsigned ScratchReg = RS->scavengeRegister(RC, J, SPAdj);
1023
1024           ++NumScavengedRegs;
1025
1026           // Replace this reference to the virtual register with the
1027           // scratch register.
1028           assert (ScratchReg && "Missing scratch register!");
1029           Fn.getRegInfo().replaceRegWith(Reg, ScratchReg);
1030           
1031           // Because this instruction was processed by the RS before this
1032           // register was allocated, make sure that the RS now records the
1033           // register as being used.
1034           RS->setRegUsed(ScratchReg);
1035         }
1036       }
1037
1038       // If the scavenger needed to use one of its spill slots, the
1039       // spill code will have been inserted in between I and J. This is a
1040       // problem because we need the spill code before I: Move I to just
1041       // prior to J.
1042       if (I != std::prev(J)) {
1043         BB->splice(J, BB, I);
1044
1045         // Before we move I, we need to prepare the RS to visit I again.
1046         // Specifically, RS will assert if it sees uses of registers that
1047         // it believes are undefined. Because we have already processed
1048         // register kills in I, when it visits I again, it will believe that
1049         // those registers are undefined. To avoid this situation, unprocess
1050         // the instruction I.
1051         assert(RS->getCurrentPosition() == I &&
1052           "The register scavenger has an unexpected position");
1053         I = P;
1054         RS->unprocess(P);
1055       } else
1056         ++I;
1057     }
1058   }
1059 }