Fix handling of inttoptr and ptrtoint when unhandled operands are present.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / FastISel.cpp
1 ///===-- FastISel.cpp - Implementation of the FastISel class --------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains the implementation of the FastISel class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Instructions.h"
15 #include "llvm/CodeGen/FastISel.h"
16 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
17 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
18 #include "llvm/Target/TargetData.h"
19 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
20 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
21 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
22 using namespace llvm;
23
24 /// SelectBinaryOp - Select and emit code for a binary operator instruction,
25 /// which has an opcode which directly corresponds to the given ISD opcode.
26 ///
27 bool FastISel::SelectBinaryOp(Instruction *I, ISD::NodeType ISDOpcode,
28                               DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
29   MVT VT = MVT::getMVT(I->getType(), /*HandleUnknown=*/true);
30   if (VT == MVT::Other || !VT.isSimple())
31     // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
32     return false;
33   // We only handle legal types. For example, on x86-32 the instruction
34   // selector contains all of the 64-bit instructions from x86-64,
35   // under the assumption that i64 won't be used if the target doesn't
36   // support it.
37   if (!TLI.isTypeLegal(VT))
38     return false;
39
40   unsigned Op0 = ValueMap[I->getOperand(0)];
41   if (Op0 == 0)
42     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
43     return false;
44
45   // Check if the second operand is a constant and handle it appropriately.
46   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
47     unsigned ResultReg = FastEmit_ri_(VT.getSimpleVT(), ISDOpcode, Op0,
48                                       CI->getZExtValue(), VT.getSimpleVT());
49     if (ResultReg == 0)
50       // Target-specific code wasn't able to find a machine opcode for
51       // the given ISD opcode and type. Halt "fast" selection and bail.
52       return false;
53
54     // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
55     ValueMap[I] = ResultReg;
56     return true;
57   }
58
59   unsigned Op1 = ValueMap[I->getOperand(1)];
60   if (Op1 == 0)
61     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
62     return false;
63
64   unsigned ResultReg = FastEmit_rr(VT.getSimpleVT(), VT.getSimpleVT(),
65                                    ISDOpcode, Op0, Op1);
66   if (ResultReg == 0)
67     // Target-specific code wasn't able to find a machine opcode for
68     // the given ISD opcode and type. Halt "fast" selection and bail.
69     return false;
70
71   // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
72   ValueMap[I] = ResultReg;
73   return true;
74 }
75
76 bool FastISel::SelectGetElementPtr(Instruction *I,
77                                    DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
78   unsigned N = ValueMap[I->getOperand(0)];
79   if (N == 0)
80     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
81     return false;
82
83   const Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
84   MVT::SimpleValueType VT = TLI.getPointerTy().getSimpleVT();
85   for (GetElementPtrInst::op_iterator OI = I->op_begin()+1, E = I->op_end();
86        OI != E; ++OI) {
87     Value *Idx = *OI;
88     if (const StructType *StTy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
89       unsigned Field = cast<ConstantInt>(Idx)->getZExtValue();
90       if (Field) {
91         // N = N + Offset
92         uint64_t Offs = TD.getStructLayout(StTy)->getElementOffset(Field);
93         // FIXME: This can be optimized by combining the add with a
94         // subsequent one.
95         N = FastEmit_ri_(VT, ISD::ADD, N, Offs, VT);
96         if (N == 0)
97           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
98           return false;
99       }
100       Ty = StTy->getElementType(Field);
101     } else {
102       Ty = cast<SequentialType>(Ty)->getElementType();
103
104       // If this is a constant subscript, handle it quickly.
105       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx)) {
106         if (CI->getZExtValue() == 0) continue;
107         uint64_t Offs = 
108           TD.getABITypeSize(Ty)*cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue();
109         N = FastEmit_ri_(VT, ISD::ADD, N, Offs, VT);
110         if (N == 0)
111           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
112           return false;
113         continue;
114       }
115       
116       // N = N + Idx * ElementSize;
117       uint64_t ElementSize = TD.getABITypeSize(Ty);
118       unsigned IdxN = ValueMap[Idx];
119       if (IdxN == 0)
120         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
121         return false;
122
123       // If the index is smaller or larger than intptr_t, truncate or extend
124       // it.
125       MVT IdxVT = MVT::getMVT(Idx->getType(), /*HandleUnknown=*/false);
126       if (IdxVT.bitsLT(VT))
127         IdxN = FastEmit_r(IdxVT.getSimpleVT(), VT, ISD::SIGN_EXTEND, IdxN);
128       else if (IdxVT.bitsGT(VT))
129         IdxN = FastEmit_r(IdxVT.getSimpleVT(), VT, ISD::TRUNCATE, IdxN);
130       if (IdxN == 0)
131         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
132         return false;
133
134       if (ElementSize != 1) {
135         IdxN = FastEmit_ri_(VT, ISD::MUL, IdxN, ElementSize, VT);
136         if (IdxN == 0)
137           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
138           return false;
139       }
140       N = FastEmit_rr(VT, VT, ISD::ADD, N, IdxN);
141       if (N == 0)
142         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
143         return false;
144     }
145   }
146
147   // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
148   ValueMap[I] = N;
149   return true;
150 }
151
152 bool FastISel::SelectCast(Instruction *I, ISD::NodeType Opcode,
153                           DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
154   MVT SrcVT = MVT::getMVT(I->getOperand(0)->getType());
155   MVT DstVT = MVT::getMVT(I->getType());
156     
157   if (SrcVT == MVT::Other || !SrcVT.isSimple() ||
158       DstVT == MVT::Other || !DstVT.isSimple() ||
159       !TLI.isTypeLegal(SrcVT) || !TLI.isTypeLegal(DstVT))
160     // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
161     return false;
162     
163   unsigned InputReg = ValueMap[I->getOperand(0)];
164   if (!InputReg)
165     // Unhandled operand.  Halt "fast" selection and bail.
166     return false;
167     
168   unsigned ResultReg = FastEmit_r(SrcVT.getSimpleVT(),
169                                   DstVT.getSimpleVT(),
170                                   Opcode,
171                                   InputReg);
172   if (!ResultReg)
173     return false;
174     
175   ValueMap[I] = ResultReg;
176   return true;
177 }
178
179 bool FastISel::SelectConstantCast(Instruction* I, ISD::NodeType Opcode,
180                                   DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
181   // Materialize constant and convert.
182   ConstantInt* CI = cast<ConstantInt>(I->getOperand(0));
183   MVT SrcVT = MVT::getMVT(CI->getType());
184   MVT DstVT = MVT::getMVT(I->getType());
185   
186   if (SrcVT == MVT::Other || !SrcVT.isSimple() ||
187       DstVT == MVT::Other || !DstVT.isSimple() ||
188       !TLI.isTypeLegal(SrcVT) || !TLI.isTypeLegal(DstVT))
189     // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
190     return false;
191   
192   unsigned ResultReg1 = FastEmit_i(SrcVT.getSimpleVT(),
193                                    SrcVT.getSimpleVT(),
194                                    ISD::Constant, CI->getZExtValue());
195   if (!ResultReg1)
196     return false;
197   
198   unsigned ResultReg2 = FastEmit_r(SrcVT.getSimpleVT(),
199                                    DstVT.getSimpleVT(),
200                                    Opcode,
201                                    ResultReg1);
202   if (!ResultReg2)
203     return false;
204   
205   ValueMap[I] = ResultReg2;
206   return true;
207 }
208
209 bool FastISel::SelectConstantFPCast(Instruction* I, ISD::NodeType Opcode,
210                                   DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
211   // TODO: Implement casting of FP constants by materialization
212   // followed by conversion.
213   return false;
214 }
215
216 bool FastISel::SelectBitCast(Instruction *I,
217                              DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
218   // BitCast consists of either an immediate to register move
219   // or a register to register move.
220   if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
221     if (I->getType()->isInteger()) {
222       MVT VT = MVT::getMVT(I->getType(), /*HandleUnknown=*/false);
223       unsigned result = FastEmit_i(VT.getSimpleVT(), VT.getSimpleVT(),
224                                    ISD::Constant,
225                                    CI->getZExtValue());
226       if (!result)
227         return false;
228       
229       ValueMap[I] = result;
230       return true;
231     }
232
233     // TODO: Support vector and fp constants.
234     return false;
235   }
236
237   if (!isa<Constant>(I->getOperand(0))) {
238     // Bitcasts of non-constant values become reg-reg copies.
239     MVT SrcVT = MVT::getMVT(I->getOperand(0)->getType());
240     MVT DstVT = MVT::getMVT(I->getType());
241     
242     if (SrcVT == MVT::Other || !SrcVT.isSimple() ||
243         DstVT == MVT::Other || !DstVT.isSimple() ||
244         !TLI.isTypeLegal(SrcVT) || !TLI.isTypeLegal(DstVT))
245       // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
246       return false;
247     
248     unsigned Op0 = ValueMap[I->getOperand(0)];
249     if (Op0 == 0)
250       // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
251       return false;
252     
253     // First, try to perform the bitcast by inserting a reg-reg copy.
254     unsigned ResultReg = 0;
255     if (SrcVT.getSimpleVT() == DstVT.getSimpleVT()) {
256       TargetRegisterClass* SrcClass = TLI.getRegClassFor(SrcVT);
257       TargetRegisterClass* DstClass = TLI.getRegClassFor(DstVT);
258       ResultReg = createResultReg(DstClass);
259       
260       bool InsertedCopy = TII.copyRegToReg(*MBB, MBB->end(), ResultReg,
261                                            Op0, DstClass, SrcClass);
262       if (!InsertedCopy)
263         ResultReg = 0;
264     }
265     
266     // If the reg-reg copy failed, select a BIT_CONVERT opcode.
267     if (!ResultReg)
268       ResultReg = FastEmit_r(SrcVT.getSimpleVT(), DstVT.getSimpleVT(),
269                              ISD::BIT_CONVERT, Op0);
270     
271     if (!ResultReg)
272       return false;
273     
274     ValueMap[I] = ResultReg;
275     return true;
276   }
277
278   // TODO: Casting a non-integral constant?
279   return false;
280 }
281
282 BasicBlock::iterator
283 FastISel::SelectInstructions(BasicBlock::iterator Begin,
284                              BasicBlock::iterator End,
285                              DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap,
286                              DenseMap<const BasicBlock*,
287                                       MachineBasicBlock *> &MBBMap,
288                              MachineBasicBlock *mbb) {
289   MBB = mbb;
290   BasicBlock::iterator I = Begin;
291
292   for (; I != End; ++I) {
293     switch (I->getOpcode()) {
294     case Instruction::Add: {
295       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FADD : ISD::ADD;
296       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
297     }
298     case Instruction::Sub: {
299       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FSUB : ISD::SUB;
300       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
301     }
302     case Instruction::Mul: {
303       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FMUL : ISD::MUL;
304       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
305     }
306     case Instruction::SDiv:
307       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SDIV, ValueMap)) return I; break;
308     case Instruction::UDiv:
309       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::UDIV, ValueMap)) return I; break;
310     case Instruction::FDiv:
311       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::FDIV, ValueMap)) return I; break;
312     case Instruction::SRem:
313       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SREM, ValueMap)) return I; break;
314     case Instruction::URem:
315       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::UREM, ValueMap)) return I; break;
316     case Instruction::FRem:
317       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::FREM, ValueMap)) return I; break;
318     case Instruction::Shl:
319       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SHL, ValueMap)) return I; break;
320     case Instruction::LShr:
321       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SRL, ValueMap)) return I; break;
322     case Instruction::AShr:
323       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SRA, ValueMap)) return I; break;
324     case Instruction::And:
325       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::AND, ValueMap)) return I; break;
326     case Instruction::Or:
327       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::OR, ValueMap)) return I; break;
328     case Instruction::Xor:
329       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::XOR, ValueMap)) return I; break;
330
331     case Instruction::GetElementPtr:
332       if (!SelectGetElementPtr(I, ValueMap)) return I;
333       break;
334
335     case Instruction::Br: {
336       BranchInst *BI = cast<BranchInst>(I);
337
338       if (BI->isUnconditional()) {
339         MachineFunction::iterator NextMBB =
340            next(MachineFunction::iterator(MBB));
341         BasicBlock *LLVMSucc = BI->getSuccessor(0);
342         MachineBasicBlock *MSucc = MBBMap[LLVMSucc];
343
344         if (NextMBB != MF.end() && MSucc == NextMBB) {
345           // The unconditional fall-through case, which needs no instructions.
346         } else {
347           // The unconditional branch case.
348           TII.InsertBranch(*MBB, MSucc, NULL, SmallVector<MachineOperand, 0>());
349         }
350         MBB->addSuccessor(MSucc);
351         break;
352       }
353
354       // Conditional branches are not handed yet.
355       // Halt "fast" selection and bail.
356       return I;
357     }
358
359     case Instruction::PHI:
360       // PHI nodes are already emitted.
361       break;
362       
363     case Instruction::BitCast:
364       if (!SelectBitCast(I, ValueMap)) return I; break;
365
366     case Instruction::FPToSI:
367       if (!isa<ConstantFP>(I->getOperand(0))) {
368         if (!SelectCast(I, ISD::FP_TO_SINT, ValueMap)) return I; 
369       } else
370         if (!SelectConstantFPCast(I, ISD::FP_TO_SINT, ValueMap)) return I;
371       break;
372     case Instruction::ZExt:
373       if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
374         if (!SelectCast(I, ISD::ZERO_EXTEND, ValueMap)) return I;
375       } else
376         if (!SelectConstantCast(I, ISD::ZERO_EXTEND, ValueMap)) return I;
377       break;
378     case Instruction::SExt:
379       if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
380         if (!SelectCast(I, ISD::SIGN_EXTEND, ValueMap)) return I;
381       } else
382         if (!SelectConstantCast(I, ISD::SIGN_EXTEND, ValueMap)) return I;
383       break;
384     case Instruction::SIToFP:
385       if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
386         if (!SelectCast(I, ISD::SINT_TO_FP, ValueMap)) return I;
387       } else
388         if (!SelectConstantCast(I, ISD::SINT_TO_FP, ValueMap)) return I;
389       break;
390
391     case Instruction::IntToPtr: // Deliberate fall-through.
392     case Instruction::PtrToInt: {
393       MVT SrcVT = TLI.getValueType(I->getOperand(0)->getType());
394       MVT DstVT = TLI.getValueType(I->getType());
395       if (SrcVT.getSimpleVT() == DstVT.getSimpleVT()) {
396         if (ValueMap[I->getOperand(0)]) {
397           ValueMap[I] = ValueMap[I->getOperand(0)];
398           break;
399         } else
400           // Unhandled operand
401           return I;
402       } else if (DstVT.bitsGT(SrcVT)) {
403         if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
404           if (!SelectCast(I, ISD::ZERO_EXTEND, ValueMap)) return I;
405         } else
406           if (!SelectConstantCast(I, ISD::ZERO_EXTEND, ValueMap)) return I;
407         break;
408       } else {
409         // TODO: Handle SrcVT > DstVT, where truncation is needed.
410         return I;
411       }
412     }
413     
414     default:
415       // Unhandled instruction. Halt "fast" selection and bail.
416       return I;
417     }
418   }
419
420   return I;
421 }
422
423 FastISel::FastISel(MachineFunction &mf)
424   : MF(mf),
425     MRI(mf.getRegInfo()),
426     TM(mf.getTarget()),
427     TD(*TM.getTargetData()),
428     TII(*TM.getInstrInfo()),
429     TLI(*TM.getTargetLowering()) {
430 }
431
432 FastISel::~FastISel() {}
433
434 unsigned FastISel::FastEmit_(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType, ISD::NodeType) {
435   return 0;
436 }
437
438 unsigned FastISel::FastEmit_r(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
439                               ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/) {
440   return 0;
441 }
442
443 unsigned FastISel::FastEmit_rr(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType, 
444                                ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/,
445                                unsigned /*Op0*/) {
446   return 0;
447 }
448
449 unsigned FastISel::FastEmit_i(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
450                               ISD::NodeType, uint64_t /*Imm*/) {
451   return 0;
452 }
453
454 unsigned FastISel::FastEmit_ri(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
455                                ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/,
456                                uint64_t /*Imm*/) {
457   return 0;
458 }
459
460 unsigned FastISel::FastEmit_rri(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
461                                 ISD::NodeType,
462                                 unsigned /*Op0*/, unsigned /*Op1*/,
463                                 uint64_t /*Imm*/) {
464   return 0;
465 }
466
467 /// FastEmit_ri_ - This method is a wrapper of FastEmit_ri. It first tries
468 /// to emit an instruction with an immediate operand using FastEmit_ri.
469 /// If that fails, it materializes the immediate into a register and try
470 /// FastEmit_rr instead.
471 unsigned FastISel::FastEmit_ri_(MVT::SimpleValueType VT, ISD::NodeType Opcode,
472                                 unsigned Op0, uint64_t Imm,
473                                 MVT::SimpleValueType ImmType) {
474   unsigned ResultReg = 0;
475   // First check if immediate type is legal. If not, we can't use the ri form.
476   if (TLI.getOperationAction(ISD::Constant, ImmType) == TargetLowering::Legal)
477     ResultReg = FastEmit_ri(VT, VT, Opcode, Op0, Imm);
478   if (ResultReg != 0)
479     return ResultReg;
480   unsigned MaterialReg = FastEmit_i(ImmType, ImmType, ISD::Constant, Imm);
481   if (MaterialReg == 0)
482     return 0;
483   return FastEmit_rr(VT, VT, Opcode, Op0, MaterialReg);
484 }
485
486 unsigned FastISel::createResultReg(const TargetRegisterClass* RC) {
487   return MRI.createVirtualRegister(RC);
488 }
489
490 unsigned FastISel::FastEmitInst_(unsigned MachineInstOpcode,
491                                  const TargetRegisterClass* RC) {
492   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
493   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
494
495   BuildMI(MBB, II, ResultReg);
496   return ResultReg;
497 }
498
499 unsigned FastISel::FastEmitInst_r(unsigned MachineInstOpcode,
500                                   const TargetRegisterClass *RC,
501                                   unsigned Op0) {
502   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
503   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
504
505   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0);
506   return ResultReg;
507 }
508
509 unsigned FastISel::FastEmitInst_rr(unsigned MachineInstOpcode,
510                                    const TargetRegisterClass *RC,
511                                    unsigned Op0, unsigned Op1) {
512   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
513   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
514
515   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addReg(Op1);
516   return ResultReg;
517 }
518
519 unsigned FastISel::FastEmitInst_ri(unsigned MachineInstOpcode,
520                                    const TargetRegisterClass *RC,
521                                    unsigned Op0, uint64_t Imm) {
522   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
523   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
524
525   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addImm(Imm);
526   return ResultReg;
527 }
528
529 unsigned FastISel::FastEmitInst_rri(unsigned MachineInstOpcode,
530                                     const TargetRegisterClass *RC,
531                                     unsigned Op0, unsigned Op1, uint64_t Imm) {
532   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
533   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
534
535   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addReg(Op1).addImm(Imm);
536   return ResultReg;
537 }
538
539 unsigned FastISel::FastEmitInst_i(unsigned MachineInstOpcode,
540                                   const TargetRegisterClass *RC,
541                                   uint64_t Imm) {
542   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
543   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
544   
545   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addImm(Imm);
546   return ResultReg;
547 }