lib/Target/ARM/ARMFastISel.cpp

   1 //===-- ARMFastISel.cpp - ARM FastISel implementation ---------------------===//
   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 defines the ARM-specific support for the FastISel class. Some
  11 // of the target-specific code is generated by tablegen in the file
  12 // ARMGenFastISel.inc, which is #included here.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "ARM.h"
  17 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  18 #include "ARMRegisterInfo.h"
  19 #include "ARMTargetMachine.h"
  20 #include "ARMSubtarget.h"
  21 #include "llvm/CallingConv.h"
  22 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  23 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  24 #include "llvm/Instructions.h"
  25 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Analysis.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/FastISel.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/FunctionLoweringInfo.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  34 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  37 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  43 using namespace llvm;
  44
  45 static cl::opt<bool>
  46 EnableARMFastISel("arm-fast-isel",
  47                   cl::desc("Turn on experimental ARM fast-isel support"),
  48                   cl::init(false), cl::Hidden);
  49
  50 namespace {
  51
  52 class ARMFastISel : public FastISel {
  53
  54   /// Subtarget - Keep a pointer to the ARMSubtarget around so that we can
  55   /// make the right decision when generating code for different targets.
  56   const ARMSubtarget *Subtarget;
  57   const TargetMachine &TM;
  58   const TargetInstrInfo &TII;
  59   const TargetLowering &TLI;
  60   const ARMFunctionInfo *AFI;
  61
  62   public:
  63     explicit ARMFastISel(FunctionLoweringInfo &funcInfo)
  64     : FastISel(funcInfo),
  65       TM(funcInfo.MF->getTarget()),
  66       TII(*TM.getInstrInfo()),
  67       TLI(*TM.getTargetLowering()) {
  68       Subtarget = &TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
  69       AFI = funcInfo.MF->getInfo<ARMFunctionInfo>();
  70     }
  71
  72     // Code from FastISel.cpp.
  73     virtual unsigned FastEmitInst_(unsigned MachineInstOpcode,
  74                                    const TargetRegisterClass *RC);
  75     virtual unsigned FastEmitInst_r(unsigned MachineInstOpcode,
  76                                     const TargetRegisterClass *RC,
  77                                     unsigned Op0, bool Op0IsKill);
  78     virtual unsigned FastEmitInst_rr(unsigned MachineInstOpcode,
  79                                      const TargetRegisterClass *RC,
  80                                      unsigned Op0, bool Op0IsKill,
  81                                      unsigned Op1, bool Op1IsKill);
  82     virtual unsigned FastEmitInst_ri(unsigned MachineInstOpcode,
  83                                      const TargetRegisterClass *RC,
  84                                      unsigned Op0, bool Op0IsKill,
  85                                      uint64_t Imm);
  86     virtual unsigned FastEmitInst_rf(unsigned MachineInstOpcode,
  87                                      const TargetRegisterClass *RC,
  88                                      unsigned Op0, bool Op0IsKill,
  89                                      const ConstantFP *FPImm);
  90     virtual unsigned FastEmitInst_i(unsigned MachineInstOpcode,
  91                                     const TargetRegisterClass *RC,
  92                                     uint64_t Imm);
  93     virtual unsigned FastEmitInst_rri(unsigned MachineInstOpcode,
  94                                       const TargetRegisterClass *RC,
  95                                       unsigned Op0, bool Op0IsKill,
  96                                       unsigned Op1, bool Op1IsKill,
  97                                       uint64_t Imm);
  98     virtual unsigned FastEmitInst_extractsubreg(MVT RetVT,
  99                                                 unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 100                                                 uint32_t Idx);
 101
 102     // Backend specific FastISel code.
 103     virtual bool TargetSelectInstruction(const Instruction *I);
 104
 105   #include "ARMGenFastISel.inc"
 106
 107     // Instruction selection routines.
 108     virtual bool ARMSelectLoad(const Instruction *I);
 109
 110     // Utility routines.
 111   private:
 112     bool isTypeLegal(const Type *Ty, EVT &VT);
 113     bool ARMEmitLoad(EVT VT, unsigned &ResultReg, unsigned Reg, int Offset);
 114     bool ARMLoadAlloca(const Instruction *I);
 115     bool ARMComputeRegOffset(const Value *Obj, unsigned &Reg, int &Offset);
 116
 117     bool DefinesOptionalPredicate(MachineInstr *MI, bool *CPSR);
 118     const MachineInstrBuilder &AddOptionalDefs(const MachineInstrBuilder &MIB);
 119 };
 120
 121 } // end anonymous namespace
 122
 123 // #include "ARMGenCallingConv.inc"
 124
 125 // DefinesOptionalPredicate - This is different from DefinesPredicate in that
 126 // we don't care about implicit defs here, just places we'll need to add a
 127 // default CCReg argument. Sets CPSR if we're setting CPSR instead of CCR.
 128 bool ARMFastISel::DefinesOptionalPredicate(MachineInstr *MI, bool *CPSR) {
 129   const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
 130   if (!TID.hasOptionalDef())
 131     return false;
 132
 133   // Look to see if our OptionalDef is defining CPSR or CCR.
 134   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 135     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 136     if (!MO.isReg() || !MO.isDef()) continue;
 137     if (MO.getReg() == ARM::CPSR)
 138       *CPSR = true;
 139   }
 140   return true;
 141 }
 142
 143 // If the machine is predicable go ahead and add the predicate operands, if
 144 // it needs default CC operands add those.
 145 const MachineInstrBuilder &
 146 ARMFastISel::AddOptionalDefs(const MachineInstrBuilder &MIB) {
 147   MachineInstr *MI = &*MIB;
 148
 149   // Do we use a predicate?
 150   if (TII.isPredicable(MI))
 151     AddDefaultPred(MIB);
 152
 153   // Do we optionally set a predicate?  Preds is size > 0 iff the predicate
 154   // defines CPSR. All other OptionalDefines in ARM are the CCR register.
 155   bool CPSR = false;
 156   if (DefinesOptionalPredicate(MI, &CPSR)) {
 157     if (CPSR)
 158       AddDefaultT1CC(MIB);
 159     else
 160       AddDefaultCC(MIB);
 161   }
 162   return MIB;
 163 }
 164
 165 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_(unsigned MachineInstOpcode,
 166                                     const TargetRegisterClass* RC) {
 167   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 168   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 169
 170   AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg));
 171   return ResultReg;
 172 }
 173
 174 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_r(unsigned MachineInstOpcode,
 175                                      const TargetRegisterClass *RC,
 176                                      unsigned Op0, bool Op0IsKill) {
 177   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 178   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 179
 180   if (II.getNumDefs() >= 1)
 181     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 182                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill));
 183   else {
 184     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 185                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill));
 186     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 187                    TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 188                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 189   }
 190   return ResultReg;
 191 }
 192
 193 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_rr(unsigned MachineInstOpcode,
 194                                       const TargetRegisterClass *RC,
 195                                       unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 196                                       unsigned Op1, bool Op1IsKill) {
 197   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 198   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 199
 200   if (II.getNumDefs() >= 1)
 201     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 202                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 203                    .addReg(Op1, Op1IsKill * RegState::Kill));
 204   else {
 205     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 206                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 207                    .addReg(Op1, Op1IsKill * RegState::Kill));
 208     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 209                            TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 210                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 211   }
 212   return ResultReg;
 213 }
 214
 215 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_ri(unsigned MachineInstOpcode,
 216                                       const TargetRegisterClass *RC,
 217                                       unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 218                                       uint64_t Imm) {
 219   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 220   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 221
 222   if (II.getNumDefs() >= 1)
 223     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 224                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 225                    .addImm(Imm));
 226   else {
 227     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 228                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 229                    .addImm(Imm));
 230     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 231                            TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 232                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 233   }
 234   return ResultReg;
 235 }
 236
 237 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_rf(unsigned MachineInstOpcode,
 238                                       const TargetRegisterClass *RC,
 239                                       unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 240                                       const ConstantFP *FPImm) {
 241   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 242   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 243
 244   if (II.getNumDefs() >= 1)
 245     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 246                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 247                    .addFPImm(FPImm));
 248   else {
 249     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 250                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 251                    .addFPImm(FPImm));
 252     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 253                            TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 254                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 255   }
 256   return ResultReg;
 257 }
 258
 259 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_rri(unsigned MachineInstOpcode,
 260                                        const TargetRegisterClass *RC,
 261                                        unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 262                                        unsigned Op1, bool Op1IsKill,
 263                                        uint64_t Imm) {
 264   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 265   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 266
 267   if (II.getNumDefs() >= 1)
 268     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 269                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 270                    .addReg(Op1, Op1IsKill * RegState::Kill)
 271                    .addImm(Imm));
 272   else {
 273     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 274                    .addReg(Op0, Op0IsKill * RegState::Kill)
 275                    .addReg(Op1, Op1IsKill * RegState::Kill)
 276                    .addImm(Imm));
 277     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 278                            TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 279                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 280   }
 281   return ResultReg;
 282 }
 283
 284 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_i(unsigned MachineInstOpcode,
 285                                      const TargetRegisterClass *RC,
 286                                      uint64_t Imm) {
 287   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 288   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 289
 290   if (II.getNumDefs() >= 1)
 291     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II, ResultReg)
 292                    .addImm(Imm));
 293   else {
 294     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL, II)
 295                    .addImm(Imm));
 296     AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 297                            TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 298                    .addReg(II.ImplicitDefs[0]));
 299   }
 300   return ResultReg;
 301 }
 302
 303 unsigned ARMFastISel::FastEmitInst_extractsubreg(MVT RetVT,
 304                                                  unsigned Op0, bool Op0IsKill,
 305                                                  uint32_t Idx) {
 306   unsigned ResultReg = createResultReg(TLI.getRegClassFor(RetVT));
 307   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Op0) &&
 308          "Cannot yet extract from physregs");
 309   AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt,
 310                          DL, TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
 311                  .addReg(Op0, getKillRegState(Op0IsKill), Idx));
 312   return ResultReg;
 313 }
 314
 315 bool ARMFastISel::isTypeLegal(const Type *Ty, EVT &VT) {
 316   VT = TLI.getValueType(Ty, true);
 317
 318   // Only handle simple types.
 319   if (VT == MVT::Other || !VT.isSimple()) return false;
 320
 321   // For now, only handle 32-bit types.
 322   return VT == MVT::i32;
 323 }
 324
 325 // Computes the Reg+Offset to get to an object.
 326 bool ARMFastISel::ARMComputeRegOffset(const Value *Obj, unsigned &Reg,
 327                                       int &Offset) {
 328   // Some boilerplate from the X86 FastISel.
 329   const User *U = NULL;
 330   unsigned Opcode = Instruction::UserOp1;
 331   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Obj)) {
 332     // Don't walk into other basic blocks; it's possible we haven't
 333     // visited them yet, so the instructions may not yet be assigned
 334     // virtual registers.
 335     if (FuncInfo.MBBMap[I->getParent()] != FuncInfo.MBB)
 336       return false;
 337
 338     Opcode = I->getOpcode();
 339     U = I;
 340   } else if (const ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(Obj)) {
 341     Opcode = C->getOpcode();
 342     U = C;
 343   }
 344
 345   if (const PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Obj->getType()))
 346     if (Ty->getAddressSpace() > 255)
 347       // Fast instruction selection doesn't support the special
 348       // address spaces.
 349       return false;
 350
 351   switch (Opcode) {
 352     default:
 353     //errs() << "Failing Opcode is: " << *Op1 << "\n";
 354     break;
 355     case Instruction::Alloca: {
 356       assert(false && "Alloca should have been handled earlier!");
 357       return false;
 358     }
 359   }
 360
 361   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Obj)) {
 362     //errs() << "Failing GV is: " << GV << "\n";
 363     (void)GV;
 364     return false;
 365   }
 366
 367   // Try to get this in a register if nothing else has worked.
 368   Reg = getRegForValue(Obj);
 369   return Reg != 0;
 370 }
 371
 372 bool ARMFastISel::ARMLoadAlloca(const Instruction *I) {
 373   Value *Op0 = I->getOperand(0);
 374
 375   // Verify it's an alloca.
 376   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op0)) {
 377     DenseMap<const AllocaInst*, int>::iterator SI =
 378       FuncInfo.StaticAllocaMap.find(AI);
 379
 380     if (SI != FuncInfo.StaticAllocaMap.end()) {
 381       TargetRegisterClass* RC = TLI.getRegClassFor(TLI.getPointerTy());
 382       unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 383       TII.loadRegFromStackSlot(*FuncInfo.MBB, *FuncInfo.InsertPt,
 384                                ResultReg, SI->second, RC,
 385                                TM.getRegisterInfo());
 386       UpdateValueMap(I, ResultReg);
 387       return true;
 388     }
 389   }
 390
 391   return false;
 392 }
 393
 394 bool ARMFastISel::ARMEmitLoad(EVT VT, unsigned &ResultReg,
 395                               unsigned Reg, int Offset) {
 396
 397   assert(VT.isSimple() && "Non-simple types are invalid here!");
 398   switch (VT.getSimpleVT().SimpleTy) {
 399     default:
 400       assert(false && "Trying to emit for an unhandled type!");
 401       return false;
 402     case MVT::i32: {
 403       ResultReg = createResultReg(ARM::GPRRegisterClass);
 404       // TODO: Fix the Addressing modes so that these can share some code.
 405       // Since this is a Thumb1 load this will work in Thumb1 or 2 mode.
 406       if (AFI->isThumbFunction())
 407         AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 408                                 TII.get(ARM::tLDR), ResultReg)
 409                         .addReg(Reg).addImm(Offset).addReg(0));
 410       else
 411         AddOptionalDefs(BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 412                                 TII.get(ARM::LDR), ResultReg)
 413                         .addReg(Reg).addReg(0).addImm(Offset));
 414       return true;
 415     }
 416   }
 417 }
 418
 419 bool ARMFastISel::ARMSelectLoad(const Instruction *I) {
 420   // If we're an alloca we know we have a frame index and can emit the load
 421   // directly in short order.
 422   if (ARMLoadAlloca(I))
 423     return true;
 424
 425   // Verify we have a legal type before going any further.
 426   EVT VT;
 427   if (!isTypeLegal(I->getType(), VT))
 428     return false;
 429
 430   // Our register and offset with innocuous defaults.
 431   unsigned Reg = 0;
 432   int Offset = 0;
 433
 434   // See if we can handle this as Reg + Offset
 435   if (!ARMComputeRegOffset(I->getOperand(0), Reg, Offset))
 436     return false;
 437
 438   // Since the offset may be too large for the load instruction
 439   // get the reg+offset into a register.
 440   // TODO: Optimize this somewhat.
 441   ARMCC::CondCodes Pred = ARMCC::AL;
 442   unsigned PredReg = 0;
 443
 444   if (!AFI->isThumbFunction())
 445     emitARMRegPlusImmediate(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 446                             Reg, Reg, Offset, Pred, PredReg,
 447                             static_cast<const ARMBaseInstrInfo&>(TII));
 448   else {
 449     assert(AFI->isThumb2Function());
 450     emitT2RegPlusImmediate(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DL,
 451                            Reg, Reg, Offset, Pred, PredReg,
 452                            static_cast<const ARMBaseInstrInfo&>(TII));
 453   }
 454
 455   unsigned ResultReg;
 456   // TODO: Verify the additions above work, otherwise we'll need to add the
 457   // offset instead of 0 and do all sorts of operand munging.
 458   if (!ARMEmitLoad(VT, ResultReg, Reg, 0)) return false;
 459
 460   UpdateValueMap(I, ResultReg);
 461   return true;
 462 }
 463
 464 bool ARMFastISel::TargetSelectInstruction(const Instruction *I) {
 465   // No Thumb-1 for now.
 466   if (AFI->isThumbFunction() && !AFI->isThumb2Function()) return false;
 467
 468   switch (I->getOpcode()) {
 469     case Instruction::Load:
 470       return ARMSelectLoad(I);
 471     default: break;
 472   }
 473   return false;
 474 }
 475
 476 namespace llvm {
 477   llvm::FastISel *ARM::createFastISel(FunctionLoweringInfo &funcInfo) {
 478     if (EnableARMFastISel) return new ARMFastISel(funcInfo);
 479     return 0;
 480   }
 481 }