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 // This pass provides an optional shrink wrapping variant of prolog/epilog
  18 // insertion, enabled via --shrink-wrap. See ShrinkWrapping.cpp.
  19 //
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #define DEBUG_TYPE "pei"
  23 #include "PrologEpilogInserter.h"
  24 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
  25 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  26 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  27 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
  34 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  42 #include <climits>
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 char PEI::ID = 0;
  47 char &llvm::PrologEpilogCodeInserterID = PEI::ID;
  48
  49 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PEI, "prologepilog",
  50                 "Prologue/Epilogue Insertion", false, false)
  51 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
  52 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
  53 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetPassConfig)
  54 INITIALIZE_PASS_END(PEI, "prologepilog",
  55                     "Prologue/Epilogue Insertion & Frame Finalization",
  56                     false, false)
  57
  58 STATISTIC(NumVirtualFrameRegs, "Number of virtual frame regs encountered");
  59 STATISTIC(NumScavengedRegs, "Number of frame index regs scavenged");
  60 STATISTIC(NumBytesStackSpace,
  61           "Number of bytes used for stack in all functions");
  62
  63 /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
  64 /// frame indexes with appropriate references.
  65 ///
  66 bool PEI::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
  67   const Function* F = Fn.getFunction();
  68   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
  69   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
  70
  71   assert(!Fn.getRegInfo().getNumVirtRegs() && "Regalloc must assign all vregs");
  72
  73   RS = TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : NULL;
  74   FrameIndexVirtualScavenging = TRI->requiresFrameIndexScavenging(Fn);
  75
  76   // Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack variables for the
  77   // function's frame information. Also eliminates call frame pseudo
  78   // instructions.
  79   calculateCallsInformation(Fn);
  80
  81   // Allow the target machine to make some adjustments to the function
  82   // e.g. UsedPhysRegs before calculateCalleeSavedRegisters.
  83   TFI->processFunctionBeforeCalleeSavedScan(Fn, RS);
  84
  85   // Scan the function for modified callee saved registers and insert spill code
  86   // for any callee saved registers that are modified.
  87   calculateCalleeSavedRegisters(Fn);
  88
  89   // Determine placement of CSR spill/restore code:
  90   //  - With shrink wrapping, place spills and restores to tightly
  91   //    enclose regions in the Machine CFG of the function where
  92   //    they are used.
  93   //  - Without shink wrapping (default), place all spills in the
  94   //    entry block, all restores in return blocks.
  95   placeCSRSpillsAndRestores(Fn);
  96
  97   // Add the code to save and restore the callee saved registers
  98   if (!F->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
  99                                        Attribute::Naked))
 100     insertCSRSpillsAndRestores(Fn);
 101
 102   // Allow the target machine to make final modifications to the function
 103   // before the frame layout is finalized.
 104   TFI->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn);
 105
 106   // Calculate actual frame offsets for all abstract stack objects...
 107   calculateFrameObjectOffsets(Fn);
 108
 109   // Add prolog and epilog code to the function.  This function is required
 110   // to align the stack frame as necessary for any stack variables or
 111   // called functions.  Because of this, calculateCalleeSavedRegisters()
 112   // must be called before this function in order to set the AdjustsStack
 113   // and MaxCallFrameSize variables.
 114   if (!F->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 115                                        Attribute::Naked))
 116     insertPrologEpilogCode(Fn);
 117
 118   // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
 119   // and actual offsets.
 120   //
 121   replaceFrameIndices(Fn);
 122
 123   // If register scavenging is needed, as we've enabled doing it as a
 124   // post-pass, scavenge the virtual registers that frame index elimiation
 125   // inserted.
 126   if (TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) && FrameIndexVirtualScavenging)
 127     scavengeFrameVirtualRegs(Fn);
 128
 129   // Clear any vregs created by virtual scavenging.
 130   Fn.getRegInfo().clearVirtRegs();
 131
 132   delete RS;
 133   clearAllSets();
 134   return true;
 135 }
 136
 137 /// calculateCallsInformation - Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack
 138 /// variables for the function's frame information and eliminate call frame
 139 /// pseudo instructions.
 140 void PEI::calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn) {
 141   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
 142   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
 143   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
 144
 145   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
 146   bool AdjustsStack = MFI->adjustsStack();
 147
 148   // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
 149   int FrameSetupOpcode   = TII.getCallFrameSetupOpcode();
 150   int FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
 151
 152   // Early exit for targets which have no call frame setup/destroy pseudo
 153   // instructions.
 154   if (FrameSetupOpcode == -1 && FrameDestroyOpcode == -1)
 155     return;
 156
 157   std::vector<MachineBasicBlock::iterator> FrameSDOps;
 158   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
 159     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
 160       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
 161           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
 162         assert(I->getNumOperands() >= 1 && "Call Frame Setup/Destroy Pseudo"
 163                " instructions should have a single immediate argument!");
 164         unsigned Size = I->getOperand(0).getImm();
 165         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
 166         AdjustsStack = true;
 167         FrameSDOps.push_back(I);
 168       } else if (I->isInlineAsm()) {
 169         // Some inline asm's need a stack frame, as indicated by operand 1.
 170         unsigned ExtraInfo = I->getOperand(InlineAsm::MIOp_ExtraInfo).getImm();
 171         if (ExtraInfo & InlineAsm::Extra_IsAlignStack)
 172           AdjustsStack = true;
 173       }
 174
 175   MFI->setAdjustsStack(AdjustsStack);
 176   MFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
 177
 178   for (std::vector<MachineBasicBlock::iterator>::iterator
 179          i = FrameSDOps.begin(), e = FrameSDOps.end(); i != e; ++i) {
 180     MachineBasicBlock::iterator I = *i;
 181
 182     // If call frames are not being included as part of the stack frame, and
 183     // the target doesn't indicate otherwise, remove the call frame pseudos
 184     // here. The sub/add sp instruction pairs are still inserted, but we don't
 185     // need to track the SP adjustment for frame index elimination.
 186     if (TFI->canSimplifyCallFramePseudos(Fn))
 187       TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *I->getParent(), I);
 188   }
 189 }
 190
 191
 192 /// calculateCalleeSavedRegisters - Scan the function for modified callee saved
 193 /// registers.
 194 void PEI::calculateCalleeSavedRegisters(MachineFunction &F) {
 195   const TargetRegisterInfo *RegInfo = F.getTarget().getRegisterInfo();
 196   const TargetFrameLowering *TFI = F.getTarget().getFrameLowering();
 197   MachineFrameInfo *MFI = F.getFrameInfo();
 198
 199   // Get the callee saved register list...
 200   const uint16_t *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&F);
 201
 202   // These are used to keep track the callee-save area. Initialize them.
 203   MinCSFrameIndex = INT_MAX;
 204   MaxCSFrameIndex = 0;
 205
 206   // Early exit for targets which have no callee saved registers.
 207   if (CSRegs == 0 || CSRegs[0] == 0)
 208     return;
 209
 210   // In Naked functions we aren't going to save any registers.
 211   if (F.getFunction()->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 212                                                     Attribute::Naked))
 213     return;
 214
 215   std::vector<CalleeSavedInfo> CSI;
 216   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
 217     unsigned Reg = CSRegs[i];
 218     if (F.getRegInfo().isPhysRegUsed(Reg)) {
 219       // If the reg is modified, save it!
 220       CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg));
 221     }
 222   }
 223
 224   if (CSI.empty())
 225     return;   // Early exit if no callee saved registers are modified!
 226
 227   unsigned NumFixedSpillSlots;
 228   const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSpillSlots =
 229     TFI->getCalleeSavedSpillSlots(NumFixedSpillSlots);
 230
 231   // Now that we know which registers need to be saved and restored, allocate
 232   // stack slots for them.
 233   for (std::vector<CalleeSavedInfo>::iterator
 234          I = CSI.begin(), E = CSI.end(); I != E; ++I) {
 235     unsigned Reg = I->getReg();
 236     const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 237
 238     int FrameIdx;
 239     if (RegInfo->hasReservedSpillSlot(F, Reg, FrameIdx)) {
 240       I->setFrameIdx(FrameIdx);
 241       continue;
 242     }
 243
 244     // Check to see if this physreg must be spilled to a particular stack slot
 245     // on this target.
 246     const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSlot = FixedSpillSlots;
 247     while (FixedSlot != FixedSpillSlots+NumFixedSpillSlots &&
 248            FixedSlot->Reg != Reg)
 249       ++FixedSlot;
 250
 251     if (FixedSlot == FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots) {
 252       // Nope, just spill it anywhere convenient.
 253       unsigned Align = RC->getAlignment();
 254       unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
 255
 256       // We may not be able to satisfy the desired alignment specification of
 257       // the TargetRegisterClass if the stack alignment is smaller. Use the
 258       // min.
 259       Align = std::min(Align, StackAlign);
 260       FrameIdx = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), Align, true);
 261       if ((unsigned)FrameIdx < MinCSFrameIndex) MinCSFrameIndex = FrameIdx;
 262       if ((unsigned)FrameIdx > MaxCSFrameIndex) MaxCSFrameIndex = FrameIdx;
 263     } else {
 264       // Spill it to the stack where we must.
 265       FrameIdx = MFI->CreateFixedObject(RC->getSize(), FixedSlot->Offset, true);
 266     }
 267
 268     I->setFrameIdx(FrameIdx);
 269   }
 270
 271   MFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
 272 }
 273
 274 /// insertCSRSpillsAndRestores - Insert spill and restore code for
 275 /// callee saved registers used in the function, handling shrink wrapping.
 276 ///
 277 void PEI::insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn) {
 278   // Get callee saved register information.
 279   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
 280   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 281
 282   MFI->setCalleeSavedInfoValid(true);
 283
 284   // Early exit if no callee saved registers are modified!
 285   if (CSI.empty())
 286     return;
 287
 288   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
 289   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
 290   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
 291   MachineBasicBlock::iterator I;
 292
 293   if (!ShrinkWrapThisFunction) {
 294     // Spill using target interface.
 295     I = EntryBlock->begin();
 296     if (!TFI->spillCalleeSavedRegisters(*EntryBlock, I, CSI, TRI)) {
 297       for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 298         // Add the callee-saved register as live-in.
 299         // It's killed at the spill.
 300         EntryBlock->addLiveIn(CSI[i].getReg());
 301
 302         // Insert the spill to the stack frame.
 303         unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 304         const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 305         TII.storeRegToStackSlot(*EntryBlock, I, Reg, true,
 306                                 CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
 307       }
 308     }
 309
 310     // Restore using target interface.
 311     for (unsigned ri = 0, re = ReturnBlocks.size(); ri != re; ++ri) {
 312       MachineBasicBlock* MBB = ReturnBlocks[ri];
 313       I = MBB->end(); --I;
 314
 315       // Skip over all terminator instructions, which are part of the return
 316       // sequence.
 317       MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
 318       while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->isTerminator())
 319         I = I2;
 320
 321       bool AtStart = I == MBB->begin();
 322       MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
 323       if (!AtStart)
 324         --BeforeI;
 325
 326       // Restore all registers immediately before the return and any
 327       // terminators that precede it.
 328       if (!TFI->restoreCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI, TRI)) {
 329         for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 330           unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 331           const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 332           TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg,
 333                                    CSI[i].getFrameIdx(),
 334                                    RC, TRI);
 335           assert(I != MBB->begin() &&
 336                  "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
 337           // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
 338           // multiple instructions.
 339           if (AtStart)
 340             I = MBB->begin();
 341           else {
 342             I = BeforeI;
 343             ++I;
 344           }
 345         }
 346       }
 347     }
 348     return;
 349   }
 350
 351   // Insert spills.
 352   std::vector<CalleeSavedInfo> blockCSI;
 353   for (CSRegBlockMap::iterator BI = CSRSave.begin(),
 354          BE = CSRSave.end(); BI != BE; ++BI) {
 355     MachineBasicBlock* MBB = BI->first;
 356     CSRegSet save = BI->second;
 357
 358     if (save.empty())
 359       continue;
 360
 361     blockCSI.clear();
 362     for (CSRegSet::iterator RI = save.begin(),
 363            RE = save.end(); RI != RE; ++RI) {
 364       blockCSI.push_back(CSI[*RI]);
 365     }
 366     assert(blockCSI.size() > 0 &&
 367            "Could not collect callee saved register info");
 368
 369     I = MBB->begin();
 370
 371     // When shrink wrapping, use stack slot stores/loads.
 372     for (unsigned i = 0, e = blockCSI.size(); i != e; ++i) {
 373       // Add the callee-saved register as live-in.
 374       // It's killed at the spill.
 375       MBB->addLiveIn(blockCSI[i].getReg());
 376
 377       // Insert the spill to the stack frame.
 378       unsigned Reg = blockCSI[i].getReg();
 379       const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 380       TII.storeRegToStackSlot(*MBB, I, Reg,
 381                               true,
 382                               blockCSI[i].getFrameIdx(),
 383                               RC, TRI);
 384     }
 385   }
 386
 387   for (CSRegBlockMap::iterator BI = CSRRestore.begin(),
 388          BE = CSRRestore.end(); BI != BE; ++BI) {
 389     MachineBasicBlock* MBB = BI->first;
 390     CSRegSet restore = BI->second;
 391
 392     if (restore.empty())
 393       continue;
 394
 395     blockCSI.clear();
 396     for (CSRegSet::iterator RI = restore.begin(),
 397            RE = restore.end(); RI != RE; ++RI) {
 398       blockCSI.push_back(CSI[*RI]);
 399     }
 400     assert(blockCSI.size() > 0 &&
 401            "Could not find callee saved register info");
 402
 403     // If MBB is empty and needs restores, insert at the _beginning_.
 404     if (MBB->empty()) {
 405       I = MBB->begin();
 406     } else {
 407       I = MBB->end();
 408       --I;
 409
 410       // Skip over all terminator instructions, which are part of the
 411       // return sequence.
 412       if (! I->isTerminator()) {
 413         ++I;
 414       } else {
 415         MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
 416         while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->isTerminator())
 417           I = I2;
 418       }
 419     }
 420
 421     bool AtStart = I == MBB->begin();
 422     MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
 423     if (!AtStart)
 424       --BeforeI;
 425
 426     // Restore all registers immediately before the return and any
 427     // terminators that precede it.
 428     for (unsigned i = 0, e = blockCSI.size(); i != e; ++i) {
 429       unsigned Reg = blockCSI[i].getReg();
 430       const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 431       TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg,
 432                                blockCSI[i].getFrameIdx(),
 433                                RC, TRI);
 434       assert(I != MBB->begin() &&
 435              "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
 436       // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
 437       // multiple instructions.
 438       if (AtStart)
 439         I = MBB->begin();
 440       else {
 441         I = BeforeI;
 442         ++I;
 443       }
 444     }
 445   }
 446 }
 447
 448 /// AdjustStackOffset - Helper function used to adjust the stack frame offset.
 449 static inline void
 450 AdjustStackOffset(MachineFrameInfo *MFI, int FrameIdx,
 451                   bool StackGrowsDown, int64_t &Offset,
 452                   unsigned &MaxAlign) {
 453   // If the stack grows down, add the object size to find the lowest address.
 454   if (StackGrowsDown)
 455     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
 456
 457   unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(FrameIdx);
 458
 459   // If the alignment of this object is greater than that of the stack, then
 460   // increase the stack alignment to match.
 461   MaxAlign = std::max(MaxAlign, Align);
 462
 463   // Adjust to alignment boundary.
 464   Offset = (Offset + Align - 1) / Align * Align;
 465
 466   if (StackGrowsDown) {
 467     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << -Offset << "]\n");
 468     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, -Offset); // Set the computed offset
 469   } else {
 470     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << Offset << "]\n");
 471     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, Offset);
 472     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
 473   }
 474 }
 475
 476 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
 477 /// abstract stack objects.
 478 ///
 479 void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
 480   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getTarget().getFrameLowering();
 481
 482   bool StackGrowsDown =
 483     TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
 484
 485   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
 486   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
 487
 488   // Start at the beginning of the local area.
 489   // The Offset is the distance from the stack top in the direction
 490   // of stack growth -- so it's always nonnegative.
 491   int LocalAreaOffset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
 492   if (StackGrowsDown)
 493     LocalAreaOffset = -LocalAreaOffset;
 494   assert(LocalAreaOffset >= 0
 495          && "Local area offset should be in direction of stack growth");
 496   int64_t Offset = LocalAreaOffset;
 497
 498   // If there are fixed sized objects that are preallocated in the local area,
 499   // non-fixed objects can't be allocated right at the start of local area.
 500   // We currently don't support filling in holes in between fixed sized
 501   // objects, so we adjust 'Offset' to point to the end of last fixed sized
 502   // preallocated object.
 503   for (int i = MFI->getObjectIndexBegin(); i != 0; ++i) {
 504     int64_t FixedOff;
 505     if (StackGrowsDown) {
 506       // The maximum distance from the stack pointer is at lower address of
 507       // the object -- which is given by offset. For down growing stack
 508       // the offset is negative, so we negate the offset to get the distance.
 509       FixedOff = -MFI->getObjectOffset(i);
 510     } else {
 511       // The maximum distance from the start pointer is at the upper
 512       // address of the object.
 513       FixedOff = MFI->getObjectOffset(i) + MFI->getObjectSize(i);
 514     }
 515     if (FixedOff > Offset) Offset = FixedOff;
 516   }
 517
 518   // First assign frame offsets to stack objects that are used to spill
 519   // callee saved registers.
 520   if (StackGrowsDown) {
 521     for (unsigned i = MinCSFrameIndex; i <= MaxCSFrameIndex; ++i) {
 522       // If the stack grows down, we need to add the size to find the lowest
 523       // address of the object.
 524       Offset += MFI->getObjectSize(i);
 525
 526       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
 527       // Adjust to alignment boundary
 528       Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
 529
 530       MFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
 531     }
 532   } else {
 533     int MaxCSFI = MaxCSFrameIndex, MinCSFI = MinCSFrameIndex;
 534     for (int i = MaxCSFI; i >= MinCSFI ; --i) {
 535       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
 536       // Adjust to alignment boundary
 537       Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
 538
 539       MFI->setObjectOffset(i, Offset);
 540       Offset += MFI->getObjectSize(i);
 541     }
 542   }
 543
 544   unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
 545
 546   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
 547   // frame pointer if a frame pointer is required.
 548   const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
 549   if (RS && TFI.hasFP(Fn) && RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn) &&
 550       !RegInfo->needsStackRealignment(Fn)) {
 551     int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
 552     if (SFI >= 0)
 553       AdjustStackOffset(MFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
 554   }
 555
 556   // FIXME: Once this is working, then enable flag will change to a target
 557   // check for whether the frame is large enough to want to use virtual
 558   // frame index registers. Functions which don't want/need this optimization
 559   // will continue to use the existing code path.
 560   if (MFI->getUseLocalStackAllocationBlock()) {
 561     unsigned Align = MFI->getLocalFrameMaxAlign();
 562
 563     // Adjust to alignment boundary.
 564     Offset = (Offset + Align - 1) / Align * Align;
 565
 566     DEBUG(dbgs() << "Local frame base offset: " << Offset << "\n");
 567
 568     // Resolve offsets for objects in the local block.
 569     for (unsigned i = 0, e = MFI->getLocalFrameObjectCount(); i != e; ++i) {
 570       std::pair<int, int64_t> Entry = MFI->getLocalFrameObjectMap(i);
 571       int64_t FIOffset = (StackGrowsDown ? -Offset : Offset) + Entry.second;
 572       DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << Entry.first << ") at SP[" <<
 573             FIOffset << "]\n");
 574       MFI->setObjectOffset(Entry.first, FIOffset);
 575     }
 576     // Allocate the local block
 577     Offset += MFI->getLocalFrameSize();
 578
 579     MaxAlign = std::max(Align, MaxAlign);
 580   }
 581
 582   // Make sure that the stack protector comes before the local variables on the
 583   // stack.
 584   SmallSet<int, 16> LargeStackObjs;
 585   if (MFI->getStackProtectorIndex() >= 0) {
 586     AdjustStackOffset(MFI, MFI->getStackProtectorIndex(), StackGrowsDown,
 587                       Offset, MaxAlign);
 588
 589     // Assign large stack objects first.
 590     for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
 591       if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
 592           MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
 593         continue;
 594       if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
 595         continue;
 596       if (RS && (int)i == RS->getScavengingFrameIndex())
 597         continue;
 598       if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
 599         continue;
 600       if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
 601         continue;
 602       if (!MFI->MayNeedStackProtector(i))
 603         continue;
 604
 605       AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
 606       LargeStackObjs.insert(i);
 607     }
 608   }
 609
 610   // Then assign frame offsets to stack objects that are not used to spill
 611   // callee saved registers.
 612   for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
 613     if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
 614         MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
 615       continue;
 616     if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
 617       continue;
 618     if (RS && (int)i == RS->getScavengingFrameIndex())
 619       continue;
 620     if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
 621       continue;
 622     if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
 623       continue;
 624     if (LargeStackObjs.count(i))
 625       continue;
 626
 627     AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
 628   }
 629
 630   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
 631   // stack pointer.
 632   if (RS && (!TFI.hasFP(Fn) || RegInfo->needsStackRealignment(Fn) ||
 633              !RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn))) {
 634     int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
 635     if (SFI >= 0)
 636       AdjustStackOffset(MFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
 637   }
 638
 639   if (!TFI.targetHandlesStackFrameRounding()) {
 640     // If we have reserved argument space for call sites in the function
 641     // immediately on entry to the current function, count it as part of the
 642     // overall stack size.
 643     if (MFI->adjustsStack() && TFI.hasReservedCallFrame(Fn))
 644       Offset += MFI->getMaxCallFrameSize();
 645
 646     // Round up the size to a multiple of the alignment.  If the function has
 647     // any calls or alloca's, align to the target's StackAlignment value to
 648     // ensure that the callee's frame or the alloca data is suitably aligned;
 649     // otherwise, for leaf functions, align to the TransientStackAlignment
 650     // value.
 651     unsigned StackAlign;
 652     if (MFI->adjustsStack() || MFI->hasVarSizedObjects() ||
 653         (RegInfo->needsStackRealignment(Fn) && MFI->getObjectIndexEnd() != 0))
 654       StackAlign = TFI.getStackAlignment();
 655     else
 656       StackAlign = TFI.getTransientStackAlignment();
 657
 658     // If the frame pointer is eliminated, all frame offsets will be relative to
 659     // SP not FP. Align to MaxAlign so this works.
 660     StackAlign = std::max(StackAlign, MaxAlign);
 661     unsigned AlignMask = StackAlign - 1;
 662     Offset = (Offset + AlignMask) & ~uint64_t(AlignMask);
 663   }
 664
 665   // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
 666   int64_t StackSize = Offset - LocalAreaOffset;
 667   MFI->setStackSize(StackSize);
 668   NumBytesStackSpace += StackSize;
 669 }
 670
 671 /// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified callee saved
 672 /// registers, insert spill code for these callee saved registers, then add
 673 /// prolog and epilog code to the function.
 674 ///
 675 void PEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
 676   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getTarget().getFrameLowering();
 677
 678   // Add prologue to the function...
 679   TFI.emitPrologue(Fn);
 680
 681   // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block
 682   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I) {
 683     // If last instruction is a return instruction, add an epilogue
 684     if (!I->empty() && I->back().isReturn())
 685       TFI.emitEpilogue(Fn, *I);
 686   }
 687
 688   // Emit additional code that is required to support segmented stacks, if
 689   // we've been asked for it.  This, when linked with a runtime with support
 690   // for segmented stacks (libgcc is one), will result in allocating stack
 691   // space in small chunks instead of one large contiguous block.
 692   if (Fn.getTarget().Options.EnableSegmentedStacks)
 693     TFI.adjustForSegmentedStacks(Fn);
 694
 695   // Emit additional code that is required to explicitly handle the stack in
 696   // HiPE native code (if needed) when loaded in the Erlang/OTP runtime. The
 697   // approach is rather similar to that of Segmented Stacks, but it uses a
 698   // different conditional check and another BIF for allocating more stack
 699   // space.
 700   if (Fn.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::HiPE)
 701     TFI.adjustForHiPEPrologue(Fn);
 702 }
 703
 704 /// replaceFrameIndices - Replace all MO_FrameIndex operands with physical
 705 /// register references and actual offsets.
 706 ///
 707 void PEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
 708   if (!Fn.getFrameInfo()->hasStackObjects()) return; // Nothing to do?
 709
 710   const TargetMachine &TM = Fn.getTarget();
 711   assert(TM.getRegisterInfo() && "TM::getRegisterInfo() must be implemented!");
 712   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
 713   const TargetRegisterInfo &TRI = *TM.getRegisterInfo();
 714   const TargetFrameLowering *TFI = TM.getFrameLowering();
 715   bool StackGrowsDown =
 716     TFI->getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
 717   int FrameSetupOpcode   = TII.getCallFrameSetupOpcode();
 718   int FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
 719
 720   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
 721          E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
 722 #ifndef NDEBUG
 723     int SPAdjCount = 0; // frame setup / destroy count.
 724 #endif
 725     int SPAdj = 0;  // SP offset due to call frame setup / destroy.
 726     if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging) RS->enterBasicBlock(BB);
 727
 728     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
 729
 730       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
 731           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
 732 #ifndef NDEBUG
 733         // Track whether we see even pairs of them
 734         SPAdjCount += I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ? 1 : -1;
 735 #endif
 736         // Remember how much SP has been adjusted to create the call
 737         // frame.
 738         int Size = I->getOperand(0).getImm();
 739
 740         if ((!StackGrowsDown && I->getOpcode() == FrameSetupOpcode) ||
 741             (StackGrowsDown && I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode))
 742           Size = -Size;
 743
 744         SPAdj += Size;
 745
 746         MachineBasicBlock::iterator PrevI = BB->end();
 747         if (I != BB->begin()) PrevI = prior(I);
 748         TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
 749
 750         // Visit the instructions created by eliminateCallFramePseudoInstr().
 751         if (PrevI == BB->end())
 752           I = BB->begin();     // The replaced instr was the first in the block.
 753         else
 754           I = llvm::next(PrevI);
 755         continue;
 756       }
 757
 758       MachineInstr *MI = I;
 759       bool DoIncr = true;
 760       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 761         if (!MI->getOperand(i).isFI())
 762             continue;
 763
 764         // Some instructions (e.g. inline asm instructions) can have
 765         // multiple frame indices and/or cause eliminateFrameIndex
 766         // to insert more than one instruction. We need the register
 767         // scavenger to go through all of these instructions so that
 768         // it can update its register information. We keep the
 769         // iterator at the point before insertion so that we can
 770         // revisit them in full.
 771         bool AtBeginning = (I == BB->begin());
 772         if (!AtBeginning) --I;
 773
 774         // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to
 775         // use that target machine register info object to eliminate
 776         // it.
 777         TRI.eliminateFrameIndex(MI, SPAdj, i,
 778                                 FrameIndexVirtualScavenging ?  NULL : RS);
 779
 780         // Reset the iterator if we were at the beginning of the BB.
 781         if (AtBeginning) {
 782           I = BB->begin();
 783           DoIncr = false;
 784         }
 785
 786         MI = 0;
 787         break;
 788       }
 789
 790       if (DoIncr && I != BB->end()) ++I;
 791
 792       // Update register states.
 793       if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging && MI) RS->forward(MI);
 794     }
 795
 796     // If we have evenly matched pairs of frame setup / destroy instructions,
 797     // make sure the adjustments come out to zero. If we don't have matched
 798     // pairs, we can't be sure the missing bit isn't in another basic block
 799     // due to a custom inserter playing tricks, so just asserting SPAdj==0
 800     // isn't sufficient. See tMOVCC on Thumb1, for example.
 801     assert((SPAdjCount || SPAdj == 0) &&
 802            "Unbalanced call frame setup / destroy pairs?");
 803   }
 804 }
 805
 806 /// scavengeFrameVirtualRegs - Replace all frame index virtual registers
 807 /// with physical registers. Use the register scavenger to find an
 808 /// appropriate register to use.
 809 ///
 810 /// FIXME: Iterating over the instruction stream is unnecessary. We can simply
 811 /// iterate over the vreg use list, which at this point only contains machine
 812 /// operands for which eliminateFrameIndex need a new scratch reg.
 813 void PEI::scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn) {
 814   // Run through the instructions and find any virtual registers.
 815   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
 816        E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
 817     RS->enterBasicBlock(BB);
 818
 819     unsigned VirtReg = 0;
 820     unsigned ScratchReg = 0;
 821     int SPAdj = 0;
 822
 823     // The instruction stream may change in the loop, so check BB->end()
 824     // directly.
 825     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
 826       MachineInstr *MI = I;
 827       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 828         if (MI->getOperand(i).isReg()) {
 829           MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 830           unsigned Reg = MO.getReg();
 831           if (Reg == 0)
 832             continue;
 833           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 834             continue;
 835
 836           ++NumVirtualFrameRegs;
 837
 838           // Have we already allocated a scratch register for this virtual?
 839           if (Reg != VirtReg) {
 840             // When we first encounter a new virtual register, it
 841             // must be a definition.
 842             assert(MI->getOperand(i).isDef() &&
 843                    "frame index virtual missing def!");
 844             // Scavenge a new scratch register
 845             VirtReg = Reg;
 846             const TargetRegisterClass *RC = Fn.getRegInfo().getRegClass(Reg);
 847             ScratchReg = RS->scavengeRegister(RC, I, SPAdj);
 848             ++NumScavengedRegs;
 849           }
 850           // Replace this reference to the virtual register with the
 851           // scratch register.
 852           assert (ScratchReg && "Missing scratch register!");
 853           MI->getOperand(i).setReg(ScratchReg);
 854
 855         }
 856       }
 857       RS->forward(I);
 858       ++I;
 859     }
 860   }
 861 }