lib/Target/ARM/ARMCodeEmitter.cpp

   1 //===-- ARM/ARMCodeEmitter.cpp - Convert ARM code to machine code ---------===//
   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 pass that transforms the ARM machine instructions into
  11 // relocatable machine code.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "jit"
  16 #include "ARM.h"
  17 #include "ARMAddressingModes.h"
  18 #include "ARMConstantPoolValue.h"
  19 #include "ARMInstrInfo.h"
  20 #include "ARMRelocations.h"
  21 #include "ARMSubtarget.h"
  22 #include "ARMTargetMachine.h"
  23 #include "llvm/Constants.h"
  24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  25 #include "llvm/Function.h"
  26 #include "llvm/PassManager.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  34 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  35 #include "llvm/Support/Debug.h"
  36 #ifndef NDEBUG
  37 #include <iomanip>
  38 #endif
  39 using namespace llvm;
  40
  41 STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
  42
  43 namespace {
  44   class VISIBILITY_HIDDEN ARMCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  45     ARMJITInfo                *JTI;
  46     const ARMInstrInfo        *II;
  47     const TargetData          *TD;
  48     TargetMachine             &TM;
  49     MachineCodeEmitter        &MCE;
  50     const std::vector<MachineConstantPoolEntry> *MCPEs;
  51     const std::vector<MachineJumpTableEntry> *MJTEs;
  52     bool IsPIC;
  53
  54   public:
  55     static char ID;
  56     explicit ARMCodeEmitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce)
  57       : MachineFunctionPass(&ID), JTI(0), II(0), TD(0), TM(tm),
  58       MCE(mce), MCPEs(0), MJTEs(0),
  59       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
  60     ARMCodeEmitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce,
  61             const ARMInstrInfo &ii, const TargetData &td)
  62       : MachineFunctionPass(&ID), JTI(0), II(&ii), TD(&td), TM(tm),
  63       MCE(mce), MCPEs(0), MJTEs(0),
  64       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
  65
  66     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  67
  68     virtual const char *getPassName() const {
  69       return "ARM Machine Code Emitter";
  70     }
  71
  72     void emitInstruction(const MachineInstr &MI);
  73
  74   private:
  75
  76     void emitWordLE(unsigned Binary);
  77
  78     void emitConstPoolInstruction(const MachineInstr &MI);
  79
  80     void emitMOVi2piecesInstruction(const MachineInstr &MI);
  81
  82     void emitLEApcrelJTInstruction(const MachineInstr &MI);
  83
  84     void addPCLabel(unsigned LabelID);
  85
  86     void emitPseudoInstruction(const MachineInstr &MI);
  87
  88     unsigned getMachineSoRegOpValue(const MachineInstr &MI,
  89                                     const TargetInstrDesc &TID,
  90                                     const MachineOperand &MO,
  91                                     unsigned OpIdx);
  92
  93     unsigned getMachineSoImmOpValue(unsigned SoImm);
  94
  95     unsigned getAddrModeSBit(const MachineInstr &MI,
  96                              const TargetInstrDesc &TID) const;
  97
  98     void emitDataProcessingInstruction(const MachineInstr &MI,
  99                                        unsigned ImplicitRd = 0,
 100                                        unsigned ImplicitRn = 0);
 101
 102     void emitLoadStoreInstruction(const MachineInstr &MI,
 103                                   unsigned ImplicitRd = 0,
 104                                   unsigned ImplicitRn = 0);
 105
 106     void emitMiscLoadStoreInstruction(const MachineInstr &MI,
 107                                       unsigned ImplicitRn = 0);
 108
 109     void emitLoadStoreMultipleInstruction(const MachineInstr &MI);
 110
 111     void emitMulFrmInstruction(const MachineInstr &MI);
 112
 113     void emitExtendInstruction(const MachineInstr &MI);
 114
 115     void emitMiscArithInstruction(const MachineInstr &MI);
 116
 117     void emitBranchInstruction(const MachineInstr &MI);
 118
 119     void emitInlineJumpTable(unsigned JTIndex);
 120
 121     void emitMiscBranchInstruction(const MachineInstr &MI);
 122
 123     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
 124     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
 125     /// machine instructions.
 126     ///
 127     unsigned getBinaryCodeForInstr(const MachineInstr &MI);
 128
 129     /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
 130     /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
 131     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,const MachineOperand &MO);
 132     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI, unsigned OpIdx) {
 133       return getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpIdx));
 134     }
 135
 136     /// getShiftOp - Return the shift opcode (bit[6:5]) of the immediate value.
 137     ///
 138     unsigned getShiftOp(unsigned Imm) const ;
 139
 140     /// Routines that handle operands which add machine relocations which are
 141     /// fixed up by the relocation stage.
 142     void emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
 143                            bool NeedStub, intptr_t ACPV = 0);
 144     void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc);
 145     void emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc);
 146     void emitJumpTableAddress(unsigned JTIndex, unsigned Reloc);
 147     void emitMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *BB, unsigned Reloc,
 148                                intptr_t JTBase = 0);
 149   };
 150   char ARMCodeEmitter::ID = 0;
 151 }
 152
 153 /// createARMCodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected ARM code
 154 /// to the specified MCE object.
 155 FunctionPass *llvm::createARMCodeEmitterPass(ARMTargetMachine &TM,
 156                                              MachineCodeEmitter &MCE) {
 157   return new ARMCodeEmitter(TM, MCE);
 158 }
 159
 160 bool ARMCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 161   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
 162           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
 163          "JIT relocation model must be set to static or default!");
 164   II = ((ARMTargetMachine&)MF.getTarget()).getInstrInfo();
 165   TD = ((ARMTargetMachine&)MF.getTarget()).getTargetData();
 166   JTI = ((ARMTargetMachine&)MF.getTarget()).getJITInfo();
 167   MCPEs = &MF.getConstantPool()->getConstants();
 168   MJTEs = &MF.getJumpTableInfo()->getJumpTables();
 169   IsPIC = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
 170   JTI->Initialize(MF);
 171
 172   do {
 173     DOUT << "JITTing function '" << MF.getFunction()->getName() << "'\n";
 174     MCE.startFunction(MF);
 175     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end();
 176          MBB != E; ++MBB) {
 177       MCE.StartMachineBasicBlock(MBB);
 178       for (MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
 179            I != E; ++I)
 180         emitInstruction(*I);
 181     }
 182   } while (MCE.finishFunction(MF));
 183
 184   return false;
 185 }
 186
 187 /// getShiftOp - Return the shift opcode (bit[6:5]) of the immediate value.
 188 ///
 189 unsigned ARMCodeEmitter::getShiftOp(unsigned Imm) const {
 190   switch (ARM_AM::getAM2ShiftOpc(Imm)) {
 191   default: assert(0 && "Unknown shift opc!");
 192   case ARM_AM::asr: return 2;
 193   case ARM_AM::lsl: return 0;
 194   case ARM_AM::lsr: return 1;
 195   case ARM_AM::ror:
 196   case ARM_AM::rrx: return 3;
 197   }
 198   return 0;
 199 }
 200
 201 /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
 202 /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
 203 unsigned ARMCodeEmitter::getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 204                                            const MachineOperand &MO) {
 205   if (MO.isReg())
 206     return ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 207   else if (MO.isImm())
 208     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
 209   else if (MO.isGlobal())
 210     emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), ARM::reloc_arm_branch, true);
 211   else if (MO.isSymbol())
 212     emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), ARM::reloc_arm_relative);
 213   else if (MO.isCPI())
 214     emitConstPoolAddress(MO.getIndex(), ARM::reloc_arm_cp_entry);
 215   else if (MO.isJTI())
 216     emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), ARM::reloc_arm_relative);
 217   else if (MO.isMBB())
 218     emitMachineBasicBlock(MO.getMBB(), ARM::reloc_arm_branch);
 219   else {
 220     cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 221     abort();
 222   }
 223   return 0;
 224 }
 225
 226 /// emitGlobalAddress - Emit the specified address to the code stream.
 227 ///
 228 void ARMCodeEmitter::emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
 229                                        bool NeedStub, intptr_t ACPV) {
 230   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(),
 231                                              Reloc, GV, ACPV, NeedStub));
 232 }
 233
 234 /// emitExternalSymbolAddress - Arrange for the address of an external symbol to
 235 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 236 /// relative.
 237 void ARMCodeEmitter::emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc) {
 238   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 239                                                  Reloc, ES));
 240 }
 241
 242 /// emitConstPoolAddress - Arrange for the address of an constant pool
 243 /// to be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 244 /// relative.
 245 void ARMCodeEmitter::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc) {
 246   // Tell JIT emitter we'll resolve the address.
 247   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 248                                                     Reloc, CPI, 0, true));
 249 }
 250
 251 /// emitJumpTableAddress - Arrange for the address of a jump table to
 252 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 253 /// relative.
 254 void ARMCodeEmitter::emitJumpTableAddress(unsigned JTIndex, unsigned Reloc) {
 255   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 256                                                     Reloc, JTIndex, 0, true));
 257 }
 258
 259 /// emitMachineBasicBlock - Emit the specified address basic block.
 260 void ARMCodeEmitter::emitMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *BB,
 261                                            unsigned Reloc, intptr_t JTBase) {
 262   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 263                                              Reloc, BB, JTBase));
 264 }
 265
 266 void ARMCodeEmitter::emitWordLE(unsigned Binary) {
 267 #ifndef NDEBUG
 268   DOUT << "  0x" << std::hex << std::setw(8) << std::setfill('0')
 269        << Binary << std::dec << "\n";
 270 #endif
 271   MCE.emitWordLE(Binary);
 272 }
 273
 274 void ARMCodeEmitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
 275   DOUT << "JIT: " << (void*)MCE.getCurrentPCValue() << ":\t" << MI;
 276
 277   NumEmitted++;  // Keep track of the # of mi's emitted
 278   switch (MI.getDesc().TSFlags & ARMII::FormMask) {
 279   default:
 280     assert(0 && "Unhandled instruction encoding format!");
 281     break;
 282   case ARMII::Pseudo:
 283     emitPseudoInstruction(MI);
 284     break;
 285   case ARMII::DPFrm:
 286   case ARMII::DPSoRegFrm:
 287     emitDataProcessingInstruction(MI);
 288     break;
 289   case ARMII::LdFrm:
 290   case ARMII::StFrm:
 291     emitLoadStoreInstruction(MI);
 292     break;
 293   case ARMII::LdMiscFrm:
 294   case ARMII::StMiscFrm:
 295     emitMiscLoadStoreInstruction(MI);
 296     break;
 297   case ARMII::LdMulFrm:
 298   case ARMII::StMulFrm:
 299     emitLoadStoreMultipleInstruction(MI);
 300     break;
 301   case ARMII::MulFrm:
 302     emitMulFrmInstruction(MI);
 303     break;
 304   case ARMII::ExtFrm:
 305     emitExtendInstruction(MI);
 306     break;
 307   case ARMII::ArithMiscFrm:
 308     emitMiscArithInstruction(MI);
 309     break;
 310   case ARMII::BrFrm:
 311     emitBranchInstruction(MI);
 312     break;
 313   case ARMII::BrMiscFrm:
 314     emitMiscBranchInstruction(MI);
 315     break;
 316   }
 317 }
 318
 319 void ARMCodeEmitter::emitConstPoolInstruction(const MachineInstr &MI) {
 320   unsigned CPI = MI.getOperand(0).getImm();       // CP instruction index.
 321   unsigned CPIndex = MI.getOperand(1).getIndex(); // Actual cp entry index.
 322   const MachineConstantPoolEntry &MCPE = (*MCPEs)[CPIndex];
 323
 324   // Remember the CONSTPOOL_ENTRY address for later relocation.
 325   JTI->addConstantPoolEntryAddr(CPI, MCE.getCurrentPCValue());
 326
 327   // Emit constpool island entry. In most cases, the actual values will be
 328   // resolved and relocated after code emission.
 329   if (MCPE.isMachineConstantPoolEntry()) {
 330     ARMConstantPoolValue *ACPV =
 331       static_cast<ARMConstantPoolValue*>(MCPE.Val.MachineCPVal);
 332
 333     DOUT << "  ** ARM constant pool #" << CPI << " @ "
 334          << (void*)MCE.getCurrentPCValue() << " " << *ACPV << '\n';
 335
 336     GlobalValue *GV = ACPV->getGV();
 337     if (GV) {
 338       assert(!ACPV->isStub() && "Don't know how to deal this yet!");
 339       if (ACPV->isNonLazyPointer())
 340         MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGVNonLazyPtr(
 341                   MCE.getCurrentPCOffset(), ARM::reloc_arm_machine_cp_entry, GV,
 342                   (intptr_t)ACPV, false));
 343       else
 344         emitGlobalAddress(GV, ARM::reloc_arm_machine_cp_entry,
 345                           ACPV->isStub(), (intptr_t)ACPV);
 346      } else  {
 347       assert(!ACPV->isNonLazyPointer() && "Don't know how to deal this yet!");
 348       emitExternalSymbolAddress(ACPV->getSymbol(), ARM::reloc_arm_absolute);
 349     }
 350     emitWordLE(0);
 351   } else {
 352     Constant *CV = MCPE.Val.ConstVal;
 353
 354     DOUT << "  ** Constant pool #" << CPI << " @ "
 355          << (void*)MCE.getCurrentPCValue() << " " << *CV << '\n';
 356
 357     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(CV)) {
 358       emitGlobalAddress(GV, ARM::reloc_arm_absolute, false);
 359       emitWordLE(0);
 360     } else {
 361       assert(CV->getType()->isInteger() &&
 362              "Not expecting non-integer constpool entries yet!");
 363       const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CV);
 364       uint32_t Val = *(uint32_t*)CI->getValue().getRawData();
 365       emitWordLE(Val);
 366     }
 367   }
 368 }
 369
 370 void ARMCodeEmitter::emitMOVi2piecesInstruction(const MachineInstr &MI) {
 371   const MachineOperand &MO0 = MI.getOperand(0);
 372   const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(1);
 373   assert(MO1.isImm() && "Not a valid so_imm value!");
 374   unsigned V1 = ARM_AM::getSOImmTwoPartFirst(MO1.getImm());
 375   unsigned V2 = ARM_AM::getSOImmTwoPartSecond(MO1.getImm());
 376
 377   // Emit the 'mov' instruction.
 378   unsigned Binary = 0xd << 21;  // mov: Insts{24-21} = 0b1101
 379
 380   // Set the conditional execution predicate.
 381   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 382
 383   // Encode Rd.
 384   Binary |= getMachineOpValue(MI, MO0) << ARMII::RegRdShift;
 385
 386   // Encode so_imm.
 387   // Set bit I(25) to identify this is the immediate form of <shifter_op>
 388   Binary |= 1 << ARMII::I_BitShift;
 389   Binary |= getMachineSoImmOpValue(ARM_AM::getSOImmVal(V1));
 390   emitWordLE(Binary);
 391
 392   // Now the 'orr' instruction.
 393   Binary = 0xc << 21;  // orr: Insts{24-21} = 0b1100
 394
 395   // Set the conditional execution predicate.
 396   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 397
 398   // Encode Rd.
 399   Binary |= getMachineOpValue(MI, MO0) << ARMII::RegRdShift;
 400
 401   // Encode Rn.
 402   Binary |= getMachineOpValue(MI, MO0) << ARMII::RegRnShift;
 403
 404   // Encode so_imm.
 405   // Set bit I(25) to identify this is the immediate form of <shifter_op>
 406   Binary |= 1 << ARMII::I_BitShift;
 407   Binary |= getMachineSoImmOpValue(ARM_AM::getSOImmVal(V2));
 408   emitWordLE(Binary);
 409 }
 410
 411 void ARMCodeEmitter::emitLEApcrelJTInstruction(const MachineInstr &MI) {
 412   // It's basically add r, pc, (LJTI - $+8)
 413
 414   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 415
 416   // Emit the 'add' instruction.
 417   unsigned Binary = 0x4 << 21;  // add: Insts{24-31} = 0b0100
 418
 419   // Set the conditional execution predicate
 420   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 421
 422   // Encode S bit if MI modifies CPSR.
 423   Binary |= getAddrModeSBit(MI, TID);
 424
 425   // Encode Rd.
 426   Binary |= getMachineOpValue(MI, 0) << ARMII::RegRdShift;
 427
 428   // Encode Rn which is PC.
 429   Binary |= ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ARM::PC) << ARMII::RegRnShift;
 430
 431   // Encode the displacement.
 432   // Set bit I(25) to identify this is the immediate form of <shifter_op>.
 433   Binary |= 1 << ARMII::I_BitShift;
 434   emitJumpTableAddress(MI.getOperand(1).getIndex(), ARM::reloc_arm_jt_base);
 435
 436   emitWordLE(Binary);
 437 }
 438
 439 void ARMCodeEmitter::addPCLabel(unsigned LabelID) {
 440   DOUT << "  ** LPC" << LabelID << " @ "
 441        << (void*)MCE.getCurrentPCValue() << '\n';
 442   JTI->addPCLabelAddr(LabelID, MCE.getCurrentPCValue());
 443 }
 444
 445 void ARMCodeEmitter::emitPseudoInstruction(const MachineInstr &MI) {
 446   unsigned Opcode = MI.getDesc().Opcode;
 447   switch (Opcode) {
 448   default:
 449     abort(); // FIXME:
 450   case ARM::CONSTPOOL_ENTRY:
 451     emitConstPoolInstruction(MI);
 452     break;
 453   case ARM::PICADD: {
 454     // Remember of the address of the PC label for relocation later.
 455     addPCLabel(MI.getOperand(2).getImm());
 456     // PICADD is just an add instruction that implicitly read pc.
 457     emitDataProcessingInstruction(MI, 0, ARM::PC);
 458     break;
 459   }
 460   case ARM::PICLDR:
 461   case ARM::PICLDRB:
 462   case ARM::PICSTR:
 463   case ARM::PICSTRB: {
 464     // Remember of the address of the PC label for relocation later.
 465     addPCLabel(MI.getOperand(2).getImm());
 466     // These are just load / store instructions that implicitly read pc.
 467     emitLoadStoreInstruction(MI, 0, ARM::PC);
 468     break;
 469   }
 470   case ARM::PICLDRH:
 471   case ARM::PICLDRSH:
 472   case ARM::PICLDRSB:
 473   case ARM::PICSTRH: {
 474     // Remember of the address of the PC label for relocation later.
 475     addPCLabel(MI.getOperand(2).getImm());
 476     // These are just load / store instructions that implicitly read pc.
 477     emitMiscLoadStoreInstruction(MI, ARM::PC);
 478     break;
 479   }
 480   case ARM::MOVi2pieces:
 481     // Two instructions to materialize a constant.
 482     emitMOVi2piecesInstruction(MI);
 483     break;
 484   case ARM::LEApcrelJT:
 485     // Materialize jumptable address.
 486     emitLEApcrelJTInstruction(MI);
 487     break;
 488   }
 489 }
 490
 491
 492 unsigned ARMCodeEmitter::getMachineSoRegOpValue(const MachineInstr &MI,
 493                                                 const TargetInstrDesc &TID,
 494                                                 const MachineOperand &MO,
 495                                                 unsigned OpIdx) {
 496   unsigned Binary = getMachineOpValue(MI, MO);
 497
 498   const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
 499   const MachineOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx + 2);
 500   ARM_AM::ShiftOpc SOpc = ARM_AM::getSORegShOp(MO2.getImm());
 501
 502   // Encode the shift opcode.
 503   unsigned SBits = 0;
 504   unsigned Rs = MO1.getReg();
 505   if (Rs) {
 506     // Set shift operand (bit[7:4]).
 507     // LSL - 0001
 508     // LSR - 0011
 509     // ASR - 0101
 510     // ROR - 0111
 511     // RRX - 0110 and bit[11:8] clear.
 512     switch (SOpc) {
 513     default: assert(0 && "Unknown shift opc!");
 514     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x1; break;
 515     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x3; break;
 516     case ARM_AM::asr: SBits = 0x5; break;
 517     case ARM_AM::ror: SBits = 0x7; break;
 518     case ARM_AM::rrx: SBits = 0x6; break;
 519     }
 520   } else {
 521     // Set shift operand (bit[6:4]).
 522     // LSL - 000
 523     // LSR - 010
 524     // ASR - 100
 525     // ROR - 110
 526     switch (SOpc) {
 527     default: assert(0 && "Unknown shift opc!");
 528     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x0; break;
 529     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x2; break;
 530     case ARM_AM::asr: SBits = 0x4; break;
 531     case ARM_AM::ror: SBits = 0x6; break;
 532     }
 533   }
 534   Binary |= SBits << 4;
 535   if (SOpc == ARM_AM::rrx)
 536     return Binary;
 537
 538   // Encode the shift operation Rs or shift_imm (except rrx).
 539   if (Rs) {
 540     // Encode Rs bit[11:8].
 541     assert(ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) == 0);
 542     return Binary |
 543       (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(Rs) << ARMII::RegRsShift);
 544   }
 545
 546   // Encode shift_imm bit[11:7].
 547   return Binary | ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) << 7;
 548 }
 549
 550 unsigned ARMCodeEmitter::getMachineSoImmOpValue(unsigned SoImm) {
 551   // Encode rotate_imm.
 552   unsigned Binary = (ARM_AM::getSOImmValRot(SoImm) >> 1)
 553     << ARMII::SoRotImmShift;
 554
 555   // Encode immed_8.
 556   Binary |= ARM_AM::getSOImmValImm(SoImm);
 557   return Binary;
 558 }
 559
 560 unsigned ARMCodeEmitter::getAddrModeSBit(const MachineInstr &MI,
 561                                          const TargetInstrDesc &TID) const {
 562   for (unsigned i = MI.getNumOperands(), e = TID.getNumOperands(); i != e; --i){
 563     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i-1);
 564     if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == ARM::CPSR)
 565       return 1 << ARMII::S_BitShift;
 566   }
 567   return 0;
 568 }
 569
 570 void ARMCodeEmitter::emitDataProcessingInstruction(const MachineInstr &MI,
 571                                                    unsigned ImplicitRd,
 572                                                    unsigned ImplicitRn) {
 573   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 574
 575   // Part of binary is determined by TableGn.
 576   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 577
 578   // Set the conditional execution predicate
 579   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 580
 581   // Encode S bit if MI modifies CPSR.
 582   Binary |= getAddrModeSBit(MI, TID);
 583
 584   // Encode register def if there is one.
 585   unsigned NumDefs = TID.getNumDefs();
 586   unsigned OpIdx = 0;
 587   if (NumDefs)
 588     Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdShift;
 589   else if (ImplicitRd)
 590     // Special handling for implicit use (e.g. PC).
 591     Binary |= (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ImplicitRd)
 592                << ARMII::RegRdShift);
 593
 594   // If this is a two-address operand, skip it. e.g. MOVCCr operand 1.
 595   if (TID.getOperandConstraint(OpIdx, TOI::TIED_TO) != -1)
 596     ++OpIdx;
 597
 598   // Encode first non-shifter register operand if there is one.
 599   bool isUnary = TID.TSFlags & ARMII::UnaryDP;
 600   if (!isUnary) {
 601     if (ImplicitRn)
 602       // Special handling for implicit use (e.g. PC).
 603       Binary |= (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ImplicitRn)
 604                  << ARMII::RegRnShift);
 605     else {
 606       Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx) << ARMII::RegRnShift;
 607       ++OpIdx;
 608     }
 609   }
 610
 611   // Encode shifter operand.
 612   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx);
 613   if ((TID.TSFlags & ARMII::FormMask) == ARMII::DPSoRegFrm) {
 614     // Encode SoReg.
 615     emitWordLE(Binary | getMachineSoRegOpValue(MI, TID, MO, OpIdx));
 616     return;
 617   }
 618
 619   if (MO.isReg()) {
 620     // Encode register Rm.
 621     emitWordLE(Binary | ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg()));
 622     return;
 623   }
 624
 625   // Encode so_imm.
 626   // Set bit I(25) to identify this is the immediate form of <shifter_op>.
 627   Binary |= 1 << ARMII::I_BitShift;
 628   Binary |= getMachineSoImmOpValue(MO.getImm());
 629
 630   emitWordLE(Binary);
 631 }
 632
 633 void ARMCodeEmitter::emitLoadStoreInstruction(const MachineInstr &MI,
 634                                               unsigned ImplicitRd,
 635                                               unsigned ImplicitRn) {
 636   // Part of binary is determined by TableGn.
 637   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 638
 639   // Set the conditional execution predicate
 640   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 641
 642   // Set first operand
 643   unsigned OpIdx = 0;
 644   if (ImplicitRd)
 645     // Special handling for implicit use (e.g. PC).
 646     Binary |= (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ImplicitRd)
 647                << ARMII::RegRdShift);
 648   else
 649     Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdShift;
 650
 651   // Set second operand
 652   if (ImplicitRn)
 653     // Special handling for implicit use (e.g. PC).
 654     Binary |= (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ImplicitRn)
 655                << ARMII::RegRnShift);
 656   else
 657     Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRnShift;
 658
 659   const MachineOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx);
 660   unsigned AM2Opc = (ImplicitRn == ARM::PC)
 661     ? 0 : MI.getOperand(OpIdx+1).getImm();
 662
 663   // Set bit U(23) according to sign of immed value (positive or negative).
 664   Binary |= ((ARM_AM::getAM2Op(AM2Opc) == ARM_AM::add ? 1 : 0) <<
 665              ARMII::U_BitShift);
 666   if (!MO2.getReg()) { // is immediate
 667     if (ARM_AM::getAM2Offset(AM2Opc))
 668       // Set the value of offset_12 field
 669       Binary |= ARM_AM::getAM2Offset(AM2Opc);
 670     emitWordLE(Binary);
 671     return;
 672   }
 673
 674   // Set bit I(25), because this is not in immediate enconding.
 675   Binary |= 1 << ARMII::I_BitShift;
 676   assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO2.getReg()));
 677   // Set bit[3:0] to the corresponding Rm register
 678   Binary |= ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO2.getReg());
 679
 680   // if this instr is in scaled register offset/index instruction, set
 681   // shift_immed(bit[11:7]) and shift(bit[6:5]) fields.
 682   if (unsigned ShImm = ARM_AM::getAM2Offset(AM2Opc)) {
 683     Binary |= getShiftOp(AM2Opc) << 5;  // shift
 684     Binary |= ShImm              << 7;  // shift_immed
 685   }
 686
 687   emitWordLE(Binary);
 688 }
 689
 690 void ARMCodeEmitter::emitMiscLoadStoreInstruction(const MachineInstr &MI,
 691                                                   unsigned ImplicitRn) {
 692   // Part of binary is determined by TableGn.
 693   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 694
 695   // Set the conditional execution predicate
 696   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 697
 698   // Set first operand
 699   Binary |= getMachineOpValue(MI, 0) << ARMII::RegRdShift;
 700
 701   // Set second operand
 702   unsigned OpIdx = 1;
 703   if (ImplicitRn)
 704     // Special handling for implicit use (e.g. PC).
 705     Binary |= (ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ImplicitRn)
 706                << ARMII::RegRnShift);
 707   else
 708     Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRnShift;
 709
 710   const MachineOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx);
 711   unsigned AM3Opc = (ImplicitRn == ARM::PC)
 712     ? 0 : MI.getOperand(OpIdx+1).getImm();
 713
 714   // Set bit U(23) according to sign of immed value (positive or negative)
 715   Binary |= ((ARM_AM::getAM3Op(AM3Opc) == ARM_AM::add ? 1 : 0) <<
 716              ARMII::U_BitShift);
 717
 718   // If this instr is in register offset/index encoding, set bit[3:0]
 719   // to the corresponding Rm register.
 720   if (MO2.getReg()) {
 721     Binary |= ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO2.getReg());
 722     emitWordLE(Binary);
 723     return;
 724   }
 725
 726   // This instr is in immediate offset/index encoding, set bit 22 to 1.
 727   Binary |= 1 << ARMII::AM3_I_BitShift;
 728   if (unsigned ImmOffs = ARM_AM::getAM3Offset(AM3Opc)) {
 729     // Set operands
 730     Binary |= (ImmOffs >> 4) << 8;  // immedH
 731     Binary |= (ImmOffs & ~0xF);     // immedL
 732   }
 733
 734   emitWordLE(Binary);
 735 }
 736
 737 void ARMCodeEmitter::emitLoadStoreMultipleInstruction(const MachineInstr &MI) {
 738   // Part of binary is determined by TableGn.
 739   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 740
 741   // Set the conditional execution predicate
 742   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 743
 744   // Set first operand
 745   Binary |= getMachineOpValue(MI, 0) << ARMII::RegRnShift;
 746
 747   // Set addressing mode by modifying bits U(23) and P(24)
 748   // IA - Increment after  - bit U = 1 and bit P = 0
 749   // IB - Increment before - bit U = 1 and bit P = 1
 750   // DA - Decrement after  - bit U = 0 and bit P = 0
 751   // DB - Decrement before - bit U = 0 and bit P = 1
 752   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(1);
 753   ARM_AM::AMSubMode Mode = ARM_AM::getAM4SubMode(MO.getImm());
 754   switch (Mode) {
 755   default: assert(0 && "Unknown addressing sub-mode!");
 756   case ARM_AM::da:                      break;
 757   case ARM_AM::db: Binary |= 0x1 << ARMII::P_BitShift; break;
 758   case ARM_AM::ia: Binary |= 0x1 << ARMII::U_BitShift; break;
 759   case ARM_AM::ib: Binary |= 0x3 << ARMII::U_BitShift; break;
 760   }
 761
 762   // Set bit W(21)
 763   if (ARM_AM::getAM4WBFlag(MO.getImm()))
 764     Binary |= 0x1 << ARMII::W_BitShift;
 765
 766   // Set registers
 767   for (unsigned i = 4, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 768     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
 769     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
 770       continue;
 771     unsigned RegNum = ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 772     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
 773            RegNum < 16);
 774     Binary |= 0x1 << RegNum;
 775   }
 776
 777   emitWordLE(Binary);
 778 }
 779
 780 void ARMCodeEmitter::emitMulFrmInstruction(const MachineInstr &MI) {
 781   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 782
 783   // Part of binary is determined by TableGn.
 784   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 785
 786   // Set the conditional execution predicate
 787   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 788
 789   // Encode S bit if MI modifies CPSR.
 790   Binary |= getAddrModeSBit(MI, TID);
 791
 792   // 32x32->64bit operations have two destination registers. The number
 793   // of register definitions will tell us if that's what we're dealing with.
 794   unsigned OpIdx = 0;
 795   if (TID.getNumDefs() == 2)
 796     Binary |= getMachineOpValue (MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdLoShift;
 797
 798   // Encode Rd
 799   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdHiShift;
 800
 801   // Encode Rm
 802   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++);
 803
 804   // Encode Rs
 805   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRsShift;
 806
 807   // Many multiple instructions (e.g. MLA) have three src operands. Encode
 808   // it as Rn (for multiply, that's in the same offset as RdLo.
 809   if (TID.getNumOperands() > OpIdx &&
 810       !TID.OpInfo[OpIdx].isPredicate() &&
 811       !TID.OpInfo[OpIdx].isOptionalDef())
 812     Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx) << ARMII::RegRdLoShift;
 813
 814   emitWordLE(Binary);
 815 }
 816
 817 void ARMCodeEmitter::emitExtendInstruction(const MachineInstr &MI) {
 818   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 819
 820   // Part of binary is determined by TableGn.
 821   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 822
 823   // Set the conditional execution predicate
 824   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 825
 826   unsigned OpIdx = 0;
 827
 828   // Encode Rd
 829   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdShift;
 830
 831   const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx++);
 832   const MachineOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx);
 833   if (MO2.isReg()) {
 834     // Two register operand form.
 835     // Encode Rn.
 836     Binary |= getMachineOpValue(MI, MO1) << ARMII::RegRnShift;
 837
 838     // Encode Rm.
 839     Binary |= getMachineOpValue(MI, MO2);
 840     ++OpIdx;
 841   } else {
 842     Binary |= getMachineOpValue(MI, MO1);
 843   }
 844
 845   // Encode rot imm (0, 8, 16, or 24) if it has a rotate immediate operand.
 846   if (MI.getOperand(OpIdx).isImm() &&
 847       !TID.OpInfo[OpIdx].isPredicate() &&
 848       !TID.OpInfo[OpIdx].isOptionalDef())
 849     Binary |= (getMachineOpValue(MI, OpIdx) / 8) << ARMII::ExtRotImmShift;
 850
 851   emitWordLE(Binary);
 852 }
 853
 854 void ARMCodeEmitter::emitMiscArithInstruction(const MachineInstr &MI) {
 855   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 856
 857   // Part of binary is determined by TableGn.
 858   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 859
 860   // Set the conditional execution predicate
 861   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 862
 863   unsigned OpIdx = 0;
 864
 865   // Encode Rd
 866   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++) << ARMII::RegRdShift;
 867
 868   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpIdx++);
 869   if (OpIdx == TID.getNumOperands() ||
 870       TID.OpInfo[OpIdx].isPredicate() ||
 871       TID.OpInfo[OpIdx].isOptionalDef()) {
 872     // Encode Rm and it's done.
 873     Binary |= getMachineOpValue(MI, MO);
 874     emitWordLE(Binary);
 875     return;
 876   }
 877
 878   // Encode Rn.
 879   Binary |= getMachineOpValue(MI, MO) << ARMII::RegRnShift;
 880
 881   // Encode Rm.
 882   Binary |= getMachineOpValue(MI, OpIdx++);
 883
 884   // Encode shift_imm.
 885   unsigned ShiftAmt = MI.getOperand(OpIdx).getImm();
 886   assert(ShiftAmt < 32 && "shift_imm range is 0 to 31!");
 887   Binary |= ShiftAmt << ARMII::ShiftShift;
 888
 889   emitWordLE(Binary);
 890 }
 891
 892 void ARMCodeEmitter::emitBranchInstruction(const MachineInstr &MI) {
 893   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 894
 895   if (TID.Opcode == ARM::TPsoft)
 896     abort(); // FIXME
 897
 898   // Part of binary is determined by TableGn.
 899   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 900
 901   // Set the conditional execution predicate
 902   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 903
 904   // Set signed_immed_24 field
 905   Binary |= getMachineOpValue(MI, 0);
 906
 907   emitWordLE(Binary);
 908 }
 909
 910 void ARMCodeEmitter::emitInlineJumpTable(unsigned JTIndex) {
 911   // Remember the base address of the inline jump table.
 912   intptr_t JTBase = MCE.getCurrentPCValue();
 913   JTI->addJumpTableBaseAddr(JTIndex, JTBase);
 914   DOUT << "  ** Jump Table #" << JTIndex << " @ " << (void*)JTBase << '\n';
 915
 916   // Now emit the jump table entries.
 917   const std::vector<MachineBasicBlock*> &MBBs = (*MJTEs)[JTIndex].MBBs;
 918   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
 919     if (IsPIC)
 920       // DestBB address - JT base.
 921       emitMachineBasicBlock(MBBs[i], ARM::reloc_arm_pic_jt, JTBase);
 922     else
 923       // Absolute DestBB address.
 924       emitMachineBasicBlock(MBBs[i], ARM::reloc_arm_absolute);
 925     emitWordLE(0);
 926   }
 927 }
 928
 929 void ARMCodeEmitter::emitMiscBranchInstruction(const MachineInstr &MI) {
 930   const TargetInstrDesc &TID = MI.getDesc();
 931
 932   // Handle jump tables.
 933   if (TID.Opcode == ARM::BR_JTr || TID.Opcode == ARM::BR_JTadd) {
 934     // First emit a ldr pc, [] instruction.
 935     emitDataProcessingInstruction(MI, ARM::PC);
 936
 937     // Then emit the inline jump table.
 938     unsigned JTIndex = (TID.Opcode == ARM::BR_JTr)
 939       ? MI.getOperand(1).getIndex() : MI.getOperand(2).getIndex();
 940     emitInlineJumpTable(JTIndex);
 941     return;
 942   } else if (TID.Opcode == ARM::BR_JTm) {
 943     // First emit a ldr pc, [] instruction.
 944     emitLoadStoreInstruction(MI, ARM::PC);
 945
 946     // Then emit the inline jump table.
 947     emitInlineJumpTable(MI.getOperand(3).getIndex());
 948     return;
 949   }
 950
 951   // Part of binary is determined by TableGn.
 952   unsigned Binary = getBinaryCodeForInstr(MI);
 953
 954   // Set the conditional execution predicate
 955   Binary |= II->getPredicate(&MI) << ARMII::CondShift;
 956
 957   if (TID.Opcode == ARM::BX_RET)
 958     // The return register is LR.
 959     Binary |= ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(ARM::LR);
 960   else
 961     // otherwise, set the return register
 962     Binary |= getMachineOpValue(MI, 0);
 963
 964   emitWordLE(Binary);
 965 }
 966
 967 #include "ARMGenCodeEmitter.inc"