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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / SelectionDAGBuilder.h
1 //===-- SelectionDAGBuilder.h - Selection-DAG building --------*- C++ -*---===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This implements routines for translating from LLVM IR into SelectionDAG IR.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_LIB_CODEGEN_SELECTIONDAG_SELECTIONDAGBUILDER_H
15 #define LLVM_LIB_CODEGEN_SELECTIONDAG_SELECTIONDAGBUILDER_H
16
17 #include "StatepointLowering.h"
18 #include "llvm/ADT/APInt.h"
19 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
20 #include "llvm/CodeGen/Analysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
22 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGNodes.h"
23 #include "llvm/IR/CallSite.h"
24 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
25 #include "llvm/IR/Constants.h"
26 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
27 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
28 #include <vector>
29
30 namespace llvm {
31
32 class AddrSpaceCastInst;
33 class AliasAnalysis;
34 class AllocaInst;
35 class BasicBlock;
36 class BitCastInst;
37 class BranchInst;
38 class CallInst;
39 class DbgValueInst;
40 class ExtractElementInst;
41 class ExtractValueInst;
42 class FCmpInst;
43 class FPExtInst;
44 class FPToSIInst;
45 class FPToUIInst;
46 class FPTruncInst;
47 class Function;
48 class FunctionLoweringInfo;
49 class GetElementPtrInst;
50 class GCFunctionInfo;
51 class ICmpInst;
52 class IntToPtrInst;
53 class IndirectBrInst;
54 class InvokeInst;
55 class InsertElementInst;
56 class InsertValueInst;
57 class Instruction;
58 class LoadInst;
59 class MachineBasicBlock;
60 class MachineInstr;
61 class MachineRegisterInfo;
62 class MDNode;
63 class MVT;
64 class PHINode;
65 class PtrToIntInst;
66 class ReturnInst;
67 class SDDbgValue;
68 class SExtInst;
69 class SelectInst;
70 class ShuffleVectorInst;
71 class SIToFPInst;
72 class StoreInst;
73 class SwitchInst;
74 class DataLayout;
75 class TargetLibraryInfo;
76 class TargetLowering;
77 class TruncInst;
78 class UIToFPInst;
79 class UnreachableInst;
80 class VAArgInst;
81 class ZExtInst;
82
83 //===----------------------------------------------------------------------===//
84 /// SelectionDAGBuilder - This is the common target-independent lowering
85 /// implementation that is parameterized by a TargetLowering object.
86 ///
87 class SelectionDAGBuilder {
88   /// CurInst - The current instruction being visited
89   const Instruction *CurInst;
90
91   DenseMap<const Value*, SDValue> NodeMap;
92
93   /// UnusedArgNodeMap - Maps argument value for unused arguments. This is used
94   /// to preserve debug information for incoming arguments.
95   DenseMap<const Value*, SDValue> UnusedArgNodeMap;
96
97   /// DanglingDebugInfo - Helper type for DanglingDebugInfoMap.
98   class DanglingDebugInfo {
99     const DbgValueInst* DI;
100     DebugLoc dl;
101     unsigned SDNodeOrder;
102   public:
103     DanglingDebugInfo() : DI(nullptr), dl(DebugLoc()), SDNodeOrder(0) { }
104     DanglingDebugInfo(const DbgValueInst *di, DebugLoc DL, unsigned SDNO) :
105       DI(di), dl(DL), SDNodeOrder(SDNO) { }
106     const DbgValueInst* getDI() { return DI; }
107     DebugLoc getdl() { return dl; }
108     unsigned getSDNodeOrder() { return SDNodeOrder; }
109   };
110
111   /// DanglingDebugInfoMap - Keeps track of dbg_values for which we have not
112   /// yet seen the referent.  We defer handling these until we do see it.
113   DenseMap<const Value*, DanglingDebugInfo> DanglingDebugInfoMap;
114
115 public:
116   /// PendingLoads - Loads are not emitted to the program immediately.  We bunch
117   /// them up and then emit token factor nodes when possible.  This allows us to
118   /// get simple disambiguation between loads without worrying about alias
119   /// analysis.
120   SmallVector<SDValue, 8> PendingLoads;
121
122   /// State used while lowering a statepoint sequence (gc_statepoint,
123   /// gc_relocate, and gc_result).  See StatepointLowering.hpp/cpp for details.
124   StatepointLoweringState StatepointLowering;
125 private:
126
127   /// PendingExports - CopyToReg nodes that copy values to virtual registers
128   /// for export to other blocks need to be emitted before any terminator
129   /// instruction, but they have no other ordering requirements. We bunch them
130   /// up and the emit a single tokenfactor for them just before terminator
131   /// instructions.
132   SmallVector<SDValue, 8> PendingExports;
133
134   /// SDNodeOrder - A unique monotonically increasing number used to order the
135   /// SDNodes we create.
136   unsigned SDNodeOrder;
137
138   enum CaseClusterKind {
139     /// A cluster of adjacent case labels with the same destination, or just one
140     /// case.
141     CC_Range,
142     /// A cluster of cases suitable for jump table lowering.
143     CC_JumpTable,
144     /// A cluster of cases suitable for bit test lowering.
145     CC_BitTests
146   };
147
148   /// A cluster of case labels.
149   struct CaseCluster {
150     CaseClusterKind Kind;
151     const ConstantInt *Low, *High;
152     union {
153       MachineBasicBlock *MBB;
154       unsigned JTCasesIndex;
155       unsigned BTCasesIndex;
156     };
157     uint32_t Weight;
158
159     static CaseCluster range(const ConstantInt *Low, const ConstantInt *High,
160                              MachineBasicBlock *MBB, uint32_t Weight) {
161       CaseCluster C;
162       C.Kind = CC_Range;
163       C.Low = Low;
164       C.High = High;
165       C.MBB = MBB;
166       C.Weight = Weight;
167       return C;
168     }
169
170     static CaseCluster jumpTable(const ConstantInt *Low,
171                                  const ConstantInt *High, unsigned JTCasesIndex,
172                                  uint32_t Weight) {
173       CaseCluster C;
174       C.Kind = CC_JumpTable;
175       C.Low = Low;
176       C.High = High;
177       C.JTCasesIndex = JTCasesIndex;
178       C.Weight = Weight;
179       return C;
180     }
181
182     static CaseCluster bitTests(const ConstantInt *Low, const ConstantInt *High,
183                                 unsigned BTCasesIndex, uint32_t Weight) {
184       CaseCluster C;
185       C.Kind = CC_BitTests;
186       C.Low = Low;
187       C.High = High;
188       C.BTCasesIndex = BTCasesIndex;
189       C.Weight = Weight;
190       return C;
191     }
192   };
193
194   typedef std::vector<CaseCluster> CaseClusterVector;
195   typedef CaseClusterVector::iterator CaseClusterIt;
196
197   struct CaseBits {
198     uint64_t Mask;
199     MachineBasicBlock* BB;
200     unsigned Bits;
201     uint32_t ExtraWeight;
202
203     CaseBits(uint64_t mask, MachineBasicBlock* bb, unsigned bits,
204              uint32_t Weight):
205       Mask(mask), BB(bb), Bits(bits), ExtraWeight(Weight) { }
206
207     CaseBits() : Mask(0), BB(nullptr), Bits(0), ExtraWeight(0) {}
208   };
209
210   typedef std::vector<CaseBits> CaseBitsVector;
211
212   /// Sort Clusters and merge adjacent cases.
213   void sortAndRangeify(CaseClusterVector &Clusters);
214
215   /// CaseBlock - This structure is used to communicate between
216   /// SelectionDAGBuilder and SDISel for the code generation of additional basic
217   /// blocks needed by multi-case switch statements.
218   struct CaseBlock {
219     CaseBlock(ISD::CondCode cc, const Value *cmplhs, const Value *cmprhs,
220               const Value *cmpmiddle,
221               MachineBasicBlock *truebb, MachineBasicBlock *falsebb,
222               MachineBasicBlock *me,
223               uint32_t trueweight = 0, uint32_t falseweight = 0)
224       : CC(cc), CmpLHS(cmplhs), CmpMHS(cmpmiddle), CmpRHS(cmprhs),
225         TrueBB(truebb), FalseBB(falsebb), ThisBB(me),
226         TrueWeight(trueweight), FalseWeight(falseweight) { }
227
228     // CC - the condition code to use for the case block's setcc node
229     ISD::CondCode CC;
230
231     // CmpLHS/CmpRHS/CmpMHS - The LHS/MHS/RHS of the comparison to emit.
232     // Emit by default LHS op RHS. MHS is used for range comparisons:
233     // If MHS is not null: (LHS <= MHS) and (MHS <= RHS).
234     const Value *CmpLHS, *CmpMHS, *CmpRHS;
235
236     // TrueBB/FalseBB - the block to branch to if the setcc is true/false.
237     MachineBasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
238
239     // ThisBB - the block into which to emit the code for the setcc and branches
240     MachineBasicBlock *ThisBB;
241
242     // TrueWeight/FalseWeight - branch weights.
243     uint32_t TrueWeight, FalseWeight;
244   };
245
246   struct JumpTable {
247     JumpTable(unsigned R, unsigned J, MachineBasicBlock *M,
248               MachineBasicBlock *D): Reg(R), JTI(J), MBB(M), Default(D) {}
249
250     /// Reg - the virtual register containing the index of the jump table entry
251     //. to jump to.
252     unsigned Reg;
253     /// JTI - the JumpTableIndex for this jump table in the function.
254     unsigned JTI;
255     /// MBB - the MBB into which to emit the code for the indirect jump.
256     MachineBasicBlock *MBB;
257     /// Default - the MBB of the default bb, which is a successor of the range
258     /// check MBB.  This is when updating PHI nodes in successors.
259     MachineBasicBlock *Default;
260   };
261   struct JumpTableHeader {
262     JumpTableHeader(APInt F, APInt L, const Value *SV, MachineBasicBlock *H,
263                     bool E = false):
264       First(F), Last(L), SValue(SV), HeaderBB(H), Emitted(E) {}
265     APInt First;
266     APInt Last;
267     const Value *SValue;
268     MachineBasicBlock *HeaderBB;
269     bool Emitted;
270   };
271   typedef std::pair<JumpTableHeader, JumpTable> JumpTableBlock;
272
273   struct BitTestCase {
274     BitTestCase(uint64_t M, MachineBasicBlock* T, MachineBasicBlock* Tr,
275                 uint32_t Weight):
276       Mask(M), ThisBB(T), TargetBB(Tr), ExtraWeight(Weight) { }
277     uint64_t Mask;
278     MachineBasicBlock *ThisBB;
279     MachineBasicBlock *TargetBB;
280     uint32_t ExtraWeight;
281   };
282
283   typedef SmallVector<BitTestCase, 3> BitTestInfo;
284
285   struct BitTestBlock {
286     BitTestBlock(APInt F, APInt R, const Value *SV, unsigned Rg, MVT RgVT,
287                  bool E, bool CR, MachineBasicBlock *P, MachineBasicBlock *D,
288                  BitTestInfo C, uint32_t W)
289         : First(F), Range(R), SValue(SV), Reg(Rg), RegVT(RgVT), Emitted(E),
290           ContiguousRange(CR), Parent(P), Default(D), Cases(std::move(C)),
291           Weight(W) {}
292     APInt First;
293     APInt Range;
294     const Value *SValue;
295     unsigned Reg;
296     MVT RegVT;
297     bool Emitted;
298     bool ContiguousRange;
299     MachineBasicBlock *Parent;
300     MachineBasicBlock *Default;
301     BitTestInfo Cases;
302     uint32_t Weight;
303   };
304
305   /// Minimum jump table density, in percent.
306   enum { MinJumpTableDensity = 40 };
307
308   /// Check whether a range of clusters is dense enough for a jump table.
309   bool isDense(const CaseClusterVector &Clusters, unsigned *TotalCases,
310                unsigned First, unsigned Last);
311
312   /// Build a jump table cluster from Clusters[First..Last]. Returns false if it
313   /// decides it's not a good idea.
314   bool buildJumpTable(CaseClusterVector &Clusters, unsigned First,
315                       unsigned Last, const SwitchInst *SI,
316                       MachineBasicBlock *DefaultMBB, CaseCluster &JTCluster);
317
318   /// Find clusters of cases suitable for jump table lowering.
319   void findJumpTables(CaseClusterVector &Clusters, const SwitchInst *SI,
320                       MachineBasicBlock *DefaultMBB);
321
322   /// Check whether the range [Low,High] fits in a machine word.
323   bool rangeFitsInWord(const APInt &Low, const APInt &High);
324
325   /// Check whether these clusters are suitable for lowering with bit tests based
326   /// on the number of destinations, comparison metric, and range.
327   bool isSuitableForBitTests(unsigned NumDests, unsigned NumCmps,
328                              const APInt &Low, const APInt &High);
329
330   /// Build a bit test cluster from Clusters[First..Last]. Returns false if it
331   /// decides it's not a good idea.
332   bool buildBitTests(CaseClusterVector &Clusters, unsigned First, unsigned Last,
333                      const SwitchInst *SI, CaseCluster &BTCluster);
334
335   /// Find clusters of cases suitable for bit test lowering.
336   void findBitTestClusters(CaseClusterVector &Clusters, const SwitchInst *SI);
337
338   struct SwitchWorkListItem {
339     MachineBasicBlock *MBB;
340     CaseClusterIt FirstCluster;
341     CaseClusterIt LastCluster;
342     const ConstantInt *GE;
343     const ConstantInt *LT;
344   };
345   typedef SmallVector<SwitchWorkListItem, 4> SwitchWorkList;
346
347   /// Determine the rank by weight of CC in [First,Last]. If CC has more weight
348   /// than each cluster in the range, its rank is 0.
349   static unsigned caseClusterRank(const CaseCluster &CC, CaseClusterIt First,
350                                   CaseClusterIt Last);
351
352   /// Emit comparison and split W into two subtrees.
353   void splitWorkItem(SwitchWorkList &WorkList, const SwitchWorkListItem &W,
354                      Value *Cond, MachineBasicBlock *SwitchMBB);
355
356   /// Lower W.
357   void lowerWorkItem(SwitchWorkListItem W, Value *Cond,
358                      MachineBasicBlock *SwitchMBB,
359                      MachineBasicBlock *DefaultMBB);
360
361
362   /// A class which encapsulates all of the information needed to generate a
363   /// stack protector check and signals to isel via its state being initialized
364   /// that a stack protector needs to be generated.
365   ///
366   /// *NOTE* The following is a high level documentation of SelectionDAG Stack
367   /// Protector Generation. The reason that it is placed here is for a lack of
368   /// other good places to stick it.
369   ///
370   /// High Level Overview of SelectionDAG Stack Protector Generation:
371   ///
372   /// Previously, generation of stack protectors was done exclusively in the
373   /// pre-SelectionDAG Codegen LLVM IR Pass "Stack Protector". This necessitated
374   /// splitting basic blocks at the IR level to create the success/failure basic
375   /// blocks in the tail of the basic block in question. As a result of this,
376   /// calls that would have qualified for the sibling call optimization were no
377   /// longer eligible for optimization since said calls were no longer right in
378   /// the "tail position" (i.e. the immediate predecessor of a ReturnInst
379   /// instruction).
380   ///
381   /// Then it was noticed that since the sibling call optimization causes the
382   /// callee to reuse the caller's stack, if we could delay the generation of
383   /// the stack protector check until later in CodeGen after the sibling call
384   /// decision was made, we get both the tail call optimization and the stack
385   /// protector check!
386   ///
387   /// A few goals in solving this problem were:
388   ///
389   ///   1. Preserve the architecture independence of stack protector generation.
390   ///
391   ///   2. Preserve the normal IR level stack protector check for platforms like
392   ///      OpenBSD for which we support platform-specific stack protector
393   ///      generation.
394   ///
395   /// The main problem that guided the present solution is that one can not
396   /// solve this problem in an architecture independent manner at the IR level
397   /// only. This is because:
398   ///
399   ///   1. The decision on whether or not to perform a sibling call on certain
400   ///      platforms (for instance i386) requires lower level information
401   ///      related to available registers that can not be known at the IR level.
402   ///
403   ///   2. Even if the previous point were not true, the decision on whether to
404   ///      perform a tail call is done in LowerCallTo in SelectionDAG which
405   ///      occurs after the Stack Protector Pass. As a result, one would need to
406   ///      put the relevant callinst into the stack protector check success
407   ///      basic block (where the return inst is placed) and then move it back
408   ///      later at SelectionDAG/MI time before the stack protector check if the
409   ///      tail call optimization failed. The MI level option was nixed
410   ///      immediately since it would require platform-specific pattern
411   ///      matching. The SelectionDAG level option was nixed because
412   ///      SelectionDAG only processes one IR level basic block at a time
413   ///      implying one could not create a DAG Combine to move the callinst.
414   ///
415   /// To get around this problem a few things were realized:
416   ///
417   ///   1. While one can not handle multiple IR level basic blocks at the
418   ///      SelectionDAG Level, one can generate multiple machine basic blocks
419   ///      for one IR level basic block. This is how we handle bit tests and
420   ///      switches.
421   ///
422   ///   2. At the MI level, tail calls are represented via a special return
423   ///      MIInst called "tcreturn". Thus if we know the basic block in which we
424   ///      wish to insert the stack protector check, we get the correct behavior
425   ///      by always inserting the stack protector check right before the return
426   ///      statement. This is a "magical transformation" since no matter where
427   ///      the stack protector check intrinsic is, we always insert the stack
428   ///      protector check code at the end of the BB.
429   ///
430   /// Given the aforementioned constraints, the following solution was devised:
431   ///
432   ///   1. On platforms that do not support SelectionDAG stack protector check
433   ///      generation, allow for the normal IR level stack protector check
434   ///      generation to continue.
435   ///
436   ///   2. On platforms that do support SelectionDAG stack protector check
437   ///      generation:
438   ///
439   ///     a. Use the IR level stack protector pass to decide if a stack
440   ///        protector is required/which BB we insert the stack protector check
441   ///        in by reusing the logic already therein. If we wish to generate a
442   ///        stack protector check in a basic block, we place a special IR
443   ///        intrinsic called llvm.stackprotectorcheck right before the BB's
444   ///        returninst or if there is a callinst that could potentially be
445   ///        sibling call optimized, before the call inst.
446   ///
447   ///     b. Then when a BB with said intrinsic is processed, we codegen the BB
448   ///        normally via SelectBasicBlock. In said process, when we visit the
449   ///        stack protector check, we do not actually emit anything into the
450   ///        BB. Instead, we just initialize the stack protector descriptor
451   ///        class (which involves stashing information/creating the success
452   ///        mbbb and the failure mbb if we have not created one for this
453   ///        function yet) and export the guard variable that we are going to
454   ///        compare.
455   ///
456   ///     c. After we finish selecting the basic block, in FinishBasicBlock if
457   ///        the StackProtectorDescriptor attached to the SelectionDAGBuilder is
458   ///        initialized, we first find a splice point in the parent basic block
459   ///        before the terminator and then splice the terminator of said basic
460   ///        block into the success basic block. Then we code-gen a new tail for
461   ///        the parent basic block consisting of the two loads, the comparison,
462   ///        and finally two branches to the success/failure basic blocks. We
463   ///        conclude by code-gening the failure basic block if we have not
464   ///        code-gened it already (all stack protector checks we generate in
465   ///        the same function, use the same failure basic block).
466   class StackProtectorDescriptor {
467   public:
468     StackProtectorDescriptor() : ParentMBB(nullptr), SuccessMBB(nullptr),
469                                  FailureMBB(nullptr), Guard(nullptr),
470                                  GuardReg(0) { }
471
472     /// Returns true if all fields of the stack protector descriptor are
473     /// initialized implying that we should/are ready to emit a stack protector.
474     bool shouldEmitStackProtector() const {
475       return ParentMBB && SuccessMBB && FailureMBB && Guard;
476     }
477
478     /// Initialize the stack protector descriptor structure for a new basic
479     /// block.
480     void initialize(const BasicBlock *BB,
481                     MachineBasicBlock *MBB,
482                     const CallInst &StackProtCheckCall) {
483       // Make sure we are not initialized yet.
484       assert(!shouldEmitStackProtector() && "Stack Protector Descriptor is "
485              "already initialized!");
486       ParentMBB = MBB;
487       SuccessMBB = AddSuccessorMBB(BB, MBB, /* IsLikely */ true);
488       FailureMBB = AddSuccessorMBB(BB, MBB, /* IsLikely */ false, FailureMBB);
489       if (!Guard)
490         Guard = StackProtCheckCall.getArgOperand(0);
491     }
492
493     /// Reset state that changes when we handle different basic blocks.
494     ///
495     /// This currently includes:
496     ///
497     /// 1. The specific basic block we are generating a
498     /// stack protector for (ParentMBB).
499     ///
500     /// 2. The successor machine basic block that will contain the tail of
501     /// parent mbb after we create the stack protector check (SuccessMBB). This
502     /// BB is visited only on stack protector check success.
503     void resetPerBBState() {
504       ParentMBB = nullptr;
505       SuccessMBB = nullptr;
506     }
507
508     /// Reset state that only changes when we switch functions.
509     ///
510     /// This currently includes:
511     ///
512     /// 1. FailureMBB since we reuse the failure code path for all stack
513     /// protector checks created in an individual function.
514     ///
515     /// 2.The guard variable since the guard variable we are checking against is
516     /// always the same.
517     void resetPerFunctionState() {
518       FailureMBB = nullptr;
519       Guard = nullptr;
520       GuardReg = 0;
521     }
522
523     MachineBasicBlock *getParentMBB() { return ParentMBB; }
524     MachineBasicBlock *getSuccessMBB() { return SuccessMBB; }
525     MachineBasicBlock *getFailureMBB() { return FailureMBB; }
526     const Value *getGuard() { return Guard; }
527
528     unsigned getGuardReg() const { return GuardReg; }
529     void setGuardReg(unsigned R) { GuardReg = R; }
530
531   private:
532     /// The basic block for which we are generating the stack protector.
533     ///
534     /// As a result of stack protector generation, we will splice the
535     /// terminators of this basic block into the successor mbb SuccessMBB and
536     /// replace it with a compare/branch to the successor mbbs
537     /// SuccessMBB/FailureMBB depending on whether or not the stack protector
538     /// was violated.
539     MachineBasicBlock *ParentMBB;
540
541     /// A basic block visited on stack protector check success that contains the
542     /// terminators of ParentMBB.
543     MachineBasicBlock *SuccessMBB;
544
545     /// This basic block visited on stack protector check failure that will
546     /// contain a call to __stack_chk_fail().
547     MachineBasicBlock *FailureMBB;
548
549     /// The guard variable which we will compare against the stored value in the
550     /// stack protector stack slot.
551     const Value *Guard;
552
553     /// The virtual register holding the stack guard value.
554     unsigned GuardReg;
555
556     /// Add a successor machine basic block to ParentMBB. If the successor mbb
557     /// has not been created yet (i.e. if SuccMBB = 0), then the machine basic
558     /// block will be created. Assign a large weight if IsLikely is true.
559     MachineBasicBlock *AddSuccessorMBB(const BasicBlock *BB,
560                                        MachineBasicBlock *ParentMBB,
561                                        bool IsLikely,
562                                        MachineBasicBlock *SuccMBB = nullptr);
563   };
564
565 private:
566   const TargetMachine &TM;
567 public:
568   /// Lowest valid SDNodeOrder. The special case 0 is reserved for scheduling
569   /// nodes without a corresponding SDNode.
570   static const unsigned LowestSDNodeOrder = 1;
571
572   SelectionDAG &DAG;
573   const DataLayout *DL;
574   AliasAnalysis *AA;
575   const TargetLibraryInfo *LibInfo;
576
577   /// SwitchCases - Vector of CaseBlock structures used to communicate
578   /// SwitchInst code generation information.
579   std::vector<CaseBlock> SwitchCases;
580   /// JTCases - Vector of JumpTable structures used to communicate
581   /// SwitchInst code generation information.
582   std::vector<JumpTableBlock> JTCases;
583   /// BitTestCases - Vector of BitTestBlock structures used to communicate
584   /// SwitchInst code generation information.
585   std::vector<BitTestBlock> BitTestCases;
586   /// A StackProtectorDescriptor structure used to communicate stack protector
587   /// information in between SelectBasicBlock and FinishBasicBlock.
588   StackProtectorDescriptor SPDescriptor;
589
590   // Emit PHI-node-operand constants only once even if used by multiple
591   // PHI nodes.
592   DenseMap<const Constant *, unsigned> ConstantsOut;
593
594   /// FuncInfo - Information about the function as a whole.
595   ///
596   FunctionLoweringInfo &FuncInfo;
597
598   /// OptLevel - What optimization level we're generating code for.
599   ///
600   CodeGenOpt::Level OptLevel;
601
602   /// GFI - Garbage collection metadata for the function.
603   GCFunctionInfo *GFI;
604
605   /// LPadToCallSiteMap - Map a landing pad to the call site indexes.
606   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<unsigned, 4> > LPadToCallSiteMap;
607
608   /// HasTailCall - This is set to true if a call in the current
609   /// block has been translated as a tail call. In this case,
610   /// no subsequent DAG nodes should be created.
611   ///
612   bool HasTailCall;
613
614   LLVMContext *Context;
615
616   SelectionDAGBuilder(SelectionDAG &dag, FunctionLoweringInfo &funcinfo,
617                       CodeGenOpt::Level ol)
618     : CurInst(nullptr), SDNodeOrder(LowestSDNodeOrder), TM(dag.getTarget()),
619       DAG(dag), FuncInfo(funcinfo), OptLevel(ol),
620       HasTailCall(false) {
621   }
622
623   void init(GCFunctionInfo *gfi, AliasAnalysis &aa,
624             const TargetLibraryInfo *li);
625
626   /// clear - Clear out the current SelectionDAG and the associated
627   /// state and prepare this SelectionDAGBuilder object to be used
628   /// for a new block. This doesn't clear out information about
629   /// additional blocks that are needed to complete switch lowering
630   /// or PHI node updating; that information is cleared out as it is
631   /// consumed.
632   void clear();
633
634   /// clearDanglingDebugInfo - Clear the dangling debug information
635   /// map. This function is separated from the clear so that debug
636   /// information that is dangling in a basic block can be properly
637   /// resolved in a different basic block. This allows the
638   /// SelectionDAG to resolve dangling debug information attached
639   /// to PHI nodes.
640   void clearDanglingDebugInfo();
641
642   /// getRoot - Return the current virtual root of the Selection DAG,
643   /// flushing any PendingLoad items. This must be done before emitting
644   /// a store or any other node that may need to be ordered after any
645   /// prior load instructions.
646   ///
647   SDValue getRoot();
648
649   /// getControlRoot - Similar to getRoot, but instead of flushing all the
650   /// PendingLoad items, flush all the PendingExports items. It is necessary
651   /// to do this before emitting a terminator instruction.
652   ///
653   SDValue getControlRoot();
654
655   SDLoc getCurSDLoc() const {
656     return SDLoc(CurInst, SDNodeOrder);
657   }
658
659   DebugLoc getCurDebugLoc() const {
660     return CurInst ? CurInst->getDebugLoc() : DebugLoc();
661   }
662
663   unsigned getSDNodeOrder() const { return SDNodeOrder; }
664
665   void CopyValueToVirtualRegister(const Value *V, unsigned Reg);
666
667   void visit(const Instruction &I);
668
669   void visit(unsigned Opcode, const User &I);
670
671   /// getCopyFromRegs - If there was virtual register allocated for the value V
672   /// emit CopyFromReg of the specified type Ty. Return empty SDValue() otherwise.
673   SDValue getCopyFromRegs(const Value *V, Type *Ty);
674
675   // resolveDanglingDebugInfo - if we saw an earlier dbg_value referring to V,
676   // generate the debug data structures now that we've seen its definition.
677   void resolveDanglingDebugInfo(const Value *V, SDValue Val);
678   SDValue getValue(const Value *V);
679   bool findValue(const Value *V) const;
680
681   SDValue getNonRegisterValue(const Value *V);
682   SDValue getValueImpl(const Value *V);
683
684   void setValue(const Value *V, SDValue NewN) {
685     SDValue &N = NodeMap[V];
686     assert(!N.getNode() && "Already set a value for this node!");
687     N = NewN;
688   }
689
690   void setUnusedArgValue(const Value *V, SDValue NewN) {
691     SDValue &N = UnusedArgNodeMap[V];
692     assert(!N.getNode() && "Already set a value for this node!");
693     N = NewN;
694   }
695
696   void FindMergedConditions(const Value *Cond, MachineBasicBlock *TBB,
697                             MachineBasicBlock *FBB, MachineBasicBlock *CurBB,
698                             MachineBasicBlock *SwitchBB,
699                             Instruction::BinaryOps Opc,
700                             uint32_t TW, uint32_t FW);
701   void EmitBranchForMergedCondition(const Value *Cond, MachineBasicBlock *TBB,
702                                     MachineBasicBlock *FBB,
703                                     MachineBasicBlock *CurBB,
704                                     MachineBasicBlock *SwitchBB,
705                                     uint32_t TW, uint32_t FW);
706   bool ShouldEmitAsBranches(const std::vector<CaseBlock> &Cases);
707   bool isExportableFromCurrentBlock(const Value *V, const BasicBlock *FromBB);
708   void CopyToExportRegsIfNeeded(const Value *V);
709   void ExportFromCurrentBlock(const Value *V);
710   void LowerCallTo(ImmutableCallSite CS, SDValue Callee, bool IsTailCall,
711                    MachineBasicBlock *LandingPad = nullptr);
712
713   std::pair<SDValue, SDValue> lowerCallOperands(
714           ImmutableCallSite CS,
715           unsigned ArgIdx,
716           unsigned NumArgs,
717           SDValue Callee,
718           Type *ReturnTy,
719           MachineBasicBlock *LandingPad = nullptr,
720           bool IsPatchPoint = false);
721
722   /// UpdateSplitBlock - When an MBB was split during scheduling, update the
723   /// references that need to refer to the last resulting block.
724   void UpdateSplitBlock(MachineBasicBlock *First, MachineBasicBlock *Last);
725
726   // This function is responsible for the whole statepoint lowering process.
727   // It uniformly handles invoke and call statepoints.
728   void LowerStatepoint(ImmutableStatepoint Statepoint,
729                        MachineBasicBlock *LandingPad = nullptr);
730 private:
731   std::pair<SDValue, SDValue> lowerInvokable(
732           TargetLowering::CallLoweringInfo &CLI,
733           MachineBasicBlock *LandingPad);
734
735   // Terminator instructions.
736   void visitRet(const ReturnInst &I);
737   void visitBr(const BranchInst &I);
738   void visitSwitch(const SwitchInst &I);
739   void visitIndirectBr(const IndirectBrInst &I);
740   void visitUnreachable(const UnreachableInst &I);
741   void visitCleanupRet(const CleanupReturnInst &I);
742   void visitCatchEndPad(const CatchEndPadInst &I);
743   void visitCatchRet(const CatchReturnInst &I);
744   void visitCatchPad(const CatchPadInst &I);
745   void visitTerminatePad(const TerminatePadInst &TPI);
746   void visitCleanupPad(const CleanupPadInst &CPI);
747
748   uint32_t getEdgeWeight(const MachineBasicBlock *Src,
749                          const MachineBasicBlock *Dst) const;
750   void addSuccessorWithWeight(MachineBasicBlock *Src, MachineBasicBlock *Dst,
751                               uint32_t Weight = 0);
752 public:
753   void visitSwitchCase(CaseBlock &CB,
754                        MachineBasicBlock *SwitchBB);
755   void visitSPDescriptorParent(StackProtectorDescriptor &SPD,
756                                MachineBasicBlock *ParentBB);
757   void visitSPDescriptorFailure(StackProtectorDescriptor &SPD);
758   void visitBitTestHeader(BitTestBlock &B, MachineBasicBlock *SwitchBB);
759   void visitBitTestCase(BitTestBlock &BB,
760                         MachineBasicBlock* NextMBB,
761                         uint32_t BranchWeightToNext,
762                         unsigned Reg,
763                         BitTestCase &B,
764                         MachineBasicBlock *SwitchBB);
765   void visitJumpTable(JumpTable &JT);
766   void visitJumpTableHeader(JumpTable &JT, JumpTableHeader &JTH,
767                             MachineBasicBlock *SwitchBB);
768
769 private:
770   // These all get lowered before this pass.
771   void visitInvoke(const InvokeInst &I);
772   void visitResume(const ResumeInst &I);
773
774   void visitBinary(const User &I, unsigned OpCode);
775   void visitShift(const User &I, unsigned Opcode);
776   void visitAdd(const User &I)  { visitBinary(I, ISD::ADD); }
777   void visitFAdd(const User &I) { visitBinary(I, ISD::FADD); }
778   void visitSub(const User &I)  { visitBinary(I, ISD::SUB); }
779   void visitFSub(const User &I);
780   void visitMul(const User &I)  { visitBinary(I, ISD::MUL); }
781   void visitFMul(const User &I) { visitBinary(I, ISD::FMUL); }
782   void visitURem(const User &I) { visitBinary(I, ISD::UREM); }
783   void visitSRem(const User &I) { visitBinary(I, ISD::SREM); }
784   void visitFRem(const User &I) { visitBinary(I, ISD::FREM); }
785   void visitUDiv(const User &I) { visitBinary(I, ISD::UDIV); }
786   void visitSDiv(const User &I);
787   void visitFDiv(const User &I) { visitBinary(I, ISD::FDIV); }
788   void visitAnd (const User &I) { visitBinary(I, ISD::AND); }
789   void visitOr  (const User &I) { visitBinary(I, ISD::OR); }
790   void visitXor (const User &I) { visitBinary(I, ISD::XOR); }
791   void visitShl (const User &I) { visitShift(I, ISD::SHL); }
792   void visitLShr(const User &I) { visitShift(I, ISD::SRL); }
793   void visitAShr(const User &I) { visitShift(I, ISD::SRA); }
794   void visitICmp(const User &I);
795   void visitFCmp(const User &I);
796   // Visit the conversion instructions
797   void visitTrunc(const User &I);
798   void visitZExt(const User &I);
799   void visitSExt(const User &I);
800   void visitFPTrunc(const User &I);
801   void visitFPExt(const User &I);
802   void visitFPToUI(const User &I);
803   void visitFPToSI(const User &I);
804   void visitUIToFP(const User &I);
805   void visitSIToFP(const User &I);
806   void visitPtrToInt(const User &I);
807   void visitIntToPtr(const User &I);
808   void visitBitCast(const User &I);
809   void visitAddrSpaceCast(const User &I);
810
811   void visitExtractElement(const User &I);
812   void visitInsertElement(const User &I);
813   void visitShuffleVector(const User &I);
814
815   void visitExtractValue(const ExtractValueInst &I);
816   void visitInsertValue(const InsertValueInst &I);
817   void visitLandingPad(const LandingPadInst &I);
818
819   void visitGetElementPtr(const User &I);
820   void visitSelect(const User &I);
821
822   void visitAlloca(const AllocaInst &I);
823   void visitLoad(const LoadInst &I);
824   void visitStore(const StoreInst &I);
825   void visitMaskedLoad(const CallInst &I);
826   void visitMaskedStore(const CallInst &I);
827   void visitMaskedGather(const CallInst &I);
828   void visitMaskedScatter(const CallInst &I);
829   void visitAtomicCmpXchg(const AtomicCmpXchgInst &I);
830   void visitAtomicRMW(const AtomicRMWInst &I);
831   void visitFence(const FenceInst &I);
832   void visitPHI(const PHINode &I);
833   void visitCall(const CallInst &I);
834   bool visitMemCmpCall(const CallInst &I);
835   bool visitMemChrCall(const CallInst &I);
836   bool visitStrCpyCall(const CallInst &I, bool isStpcpy);
837   bool visitStrCmpCall(const CallInst &I);
838   bool visitStrLenCall(const CallInst &I);
839   bool visitStrNLenCall(const CallInst &I);
840   bool visitUnaryFloatCall(const CallInst &I, unsigned Opcode);
841   bool visitBinaryFloatCall(const CallInst &I, unsigned Opcode);
842   void visitAtomicLoad(const LoadInst &I);
843   void visitAtomicStore(const StoreInst &I);
844
845   void visitInlineAsm(ImmutableCallSite CS);
846   const char *visitIntrinsicCall(const CallInst &I, unsigned Intrinsic);
847   void visitTargetIntrinsic(const CallInst &I, unsigned Intrinsic);
848
849   void visitVAStart(const CallInst &I);
850   void visitVAArg(const VAArgInst &I);
851   void visitVAEnd(const CallInst &I);
852   void visitVACopy(const CallInst &I);
853   void visitStackmap(const CallInst &I);
854   void visitPatchpoint(ImmutableCallSite CS,
855                        MachineBasicBlock *LandingPad = nullptr);
856
857   // These three are implemented in StatepointLowering.cpp
858   void visitStatepoint(const CallInst &I);
859   void visitGCRelocate(const CallInst &I);
860   void visitGCResult(const CallInst &I);
861
862   void visitUserOp1(const Instruction &I) {
863     llvm_unreachable("UserOp1 should not exist at instruction selection time!");
864   }
865   void visitUserOp2(const Instruction &I) {
866     llvm_unreachable("UserOp2 should not exist at instruction selection time!");
867   }
868
869   void processIntegerCallValue(const Instruction &I,
870                                SDValue Value, bool IsSigned);
871
872   void HandlePHINodesInSuccessorBlocks(const BasicBlock *LLVMBB);
873
874   /// EmitFuncArgumentDbgValue - If V is an function argument then create
875   /// corresponding DBG_VALUE machine instruction for it now. At the end of
876   /// instruction selection, they will be inserted to the entry BB.
877   bool EmitFuncArgumentDbgValue(const Value *V, DILocalVariable *Variable,
878                                 DIExpression *Expr, DILocation *DL,
879                                 int64_t Offset, bool IsIndirect,
880                                 const SDValue &N);
881
882   /// Return the next block after MBB, or nullptr if there is none.
883   MachineBasicBlock *NextBlock(MachineBasicBlock *MBB);
884
885   /// Update the DAG and DAG builder with the relevant information after
886   /// a new root node has been created which could be a tail call.
887   void updateDAGForMaybeTailCall(SDValue MaybeTC);
888 };
889
890 /// RegsForValue - This struct represents the registers (physical or virtual)
891 /// that a particular set of values is assigned, and the type information about
892 /// the value. The most common situation is to represent one value at a time,
893 /// but struct or array values are handled element-wise as multiple values.  The
894 /// splitting of aggregates is performed recursively, so that we never have
895 /// aggregate-typed registers. The values at this point do not necessarily have
896 /// legal types, so each value may require one or more registers of some legal
897 /// type.
898 ///
899 struct RegsForValue {
900   /// ValueVTs - The value types of the values, which may not be legal, and
901   /// may need be promoted or synthesized from one or more registers.
902   ///
903   SmallVector<EVT, 4> ValueVTs;
904
905   /// RegVTs - The value types of the registers. This is the same size as
906   /// ValueVTs and it records, for each value, what the type of the assigned
907   /// register or registers are. (Individual values are never synthesized
908   /// from more than one type of register.)
909   ///
910   /// With virtual registers, the contents of RegVTs is redundant with TLI's
911   /// getRegisterType member function, however when with physical registers
912   /// it is necessary to have a separate record of the types.
913   ///
914   SmallVector<MVT, 4> RegVTs;
915
916   /// Regs - This list holds the registers assigned to the values.
917   /// Each legal or promoted value requires one register, and each
918   /// expanded value requires multiple registers.
919   ///
920   SmallVector<unsigned, 4> Regs;
921
922   RegsForValue();
923
924   RegsForValue(const SmallVector<unsigned, 4> &regs, MVT regvt, EVT valuevt);
925
926   RegsForValue(LLVMContext &Context, const TargetLowering &TLI,
927                const DataLayout &DL, unsigned Reg, Type *Ty);
928
929   /// append - Add the specified values to this one.
930   void append(const RegsForValue &RHS) {
931     ValueVTs.append(RHS.ValueVTs.begin(), RHS.ValueVTs.end());
932     RegVTs.append(RHS.RegVTs.begin(), RHS.RegVTs.end());
933     Regs.append(RHS.Regs.begin(), RHS.Regs.end());
934   }
935
936   /// getCopyFromRegs - Emit a series of CopyFromReg nodes that copies from
937   /// this value and returns the result as a ValueVTs value.  This uses
938   /// Chain/Flag as the input and updates them for the output Chain/Flag.
939   /// If the Flag pointer is NULL, no flag is used.
940   SDValue getCopyFromRegs(SelectionDAG &DAG, FunctionLoweringInfo &FuncInfo,
941                           SDLoc dl,
942                           SDValue &Chain, SDValue *Flag,
943                           const Value *V = nullptr) const;
944
945   /// getCopyToRegs - Emit a series of CopyToReg nodes that copies the specified
946   /// value into the registers specified by this object.  This uses Chain/Flag
947   /// as the input and updates them for the output Chain/Flag.  If the Flag
948   /// pointer is nullptr, no flag is used.  If V is not nullptr, then it is used
949   /// in printing better diagnostic messages on error.
950   void
951   getCopyToRegs(SDValue Val, SelectionDAG &DAG, SDLoc dl, SDValue &Chain,
952                 SDValue *Flag, const Value *V = nullptr,
953                 ISD::NodeType PreferredExtendType = ISD::ANY_EXTEND) const;
954
955   /// AddInlineAsmOperands - Add this value to the specified inlineasm node
956   /// operand list.  This adds the code marker, matching input operand index
957   /// (if applicable), and includes the number of values added into it.
958   void AddInlineAsmOperands(unsigned Kind,
959                             bool HasMatching, unsigned MatchingIdx, SDLoc dl,
960                             SelectionDAG &DAG,
961                             std::vector<SDValue> &Ops) const;
962 };
963
964 } // end namespace llvm
965
966 #endif