lib/Target/ARM/Thumb1RegisterInfo.cpp

   1 //===-- Thumb1RegisterInfo.cpp - Thumb-1 Register Information -------------===//
   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 Thumb-1 implementation of the TargetRegisterInfo
  11 // class.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "Thumb1RegisterInfo.h"
  16 #include "ARM.h"
  17 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "ARMSubtarget.h"
  20 #include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
  27 #include "llvm/Constants.h"
  28 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  29 #include "llvm/Function.h"
  30 #include "llvm/LLVMContext.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  36
  37 namespace llvm {
  38 extern cl::opt<bool> ReuseFrameIndexVals;
  39 }
  40
  41 using namespace llvm;
  42
  43 Thumb1RegisterInfo::Thumb1RegisterInfo(const ARMBaseInstrInfo &tii,
  44                                        const ARMSubtarget &sti)
  45   : ARMBaseRegisterInfo(tii, sti) {
  46 }
  47
  48 const TargetRegisterClass*
  49 Thumb1RegisterInfo::getLargestLegalSuperClass(const TargetRegisterClass *RC)
  50                                                                          const {
  51   if (ARM::tGPRRegClass.hasSubClassEq(RC))
  52     return &ARM::tGPRRegClass;
  53   return ARMBaseRegisterInfo::getLargestLegalSuperClass(RC);
  54 }
  55
  56 const TargetRegisterClass *
  57 Thumb1RegisterInfo::getPointerRegClass(const MachineFunction &MF, unsigned Kind)
  58                                                                          const {
  59   return &ARM::tGPRRegClass;
  60 }
  61
  62 /// emitLoadConstPool - Emits a load from constpool to materialize the
  63 /// specified immediate.
  64 void
  65 Thumb1RegisterInfo::emitLoadConstPool(MachineBasicBlock &MBB,
  66                                       MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  67                                       DebugLoc dl,
  68                                       unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
  69                                       int Val,
  70                                       ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
  71                                       unsigned MIFlags) const {
  72   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
  73   MachineConstantPool *ConstantPool = MF.getConstantPool();
  74   const Constant *C = ConstantInt::get(
  75           Type::getInt32Ty(MBB.getParent()->getFunction()->getContext()), Val);
  76   unsigned Idx = ConstantPool->getConstantPoolIndex(C, 4);
  77
  78   BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tLDRpci))
  79     .addReg(DestReg, getDefRegState(true), SubIdx)
  80     .addConstantPoolIndex(Idx).addImm(Pred).addReg(PredReg)
  81     .setMIFlags(MIFlags);
  82 }
  83
  84
  85 /// emitThumbRegPlusImmInReg - Emits a series of instructions to materialize
  86 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code. Materialize the immediate
  87 /// in a register using mov / mvn sequences or load the immediate from a
  88 /// constpool entry.
  89 static
  90 void emitThumbRegPlusImmInReg(MachineBasicBlock &MBB,
  91                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  92                               DebugLoc dl,
  93                               unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
  94                               int NumBytes, bool CanChangeCC,
  95                               const TargetInstrInfo &TII,
  96                               const ARMBaseRegisterInfo& MRI,
  97                               unsigned MIFlags = MachineInstr::NoFlags) {
  98     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
  99     bool isHigh = !isARMLowRegister(DestReg) ||
 100                   (BaseReg != 0 && !isARMLowRegister(BaseReg));
 101     bool isSub = false;
 102     // Subtract doesn't have high register version. Load the negative value
 103     // if either base or dest register is a high register. Also, if do not
 104     // issue sub as part of the sequence if condition register is to be
 105     // preserved.
 106     if (NumBytes < 0 && !isHigh && CanChangeCC) {
 107       isSub = true;
 108       NumBytes = -NumBytes;
 109     }
 110     unsigned LdReg = DestReg;
 111     if (DestReg == ARM::SP) {
 112       assert(BaseReg == ARM::SP && "Unexpected!");
 113       LdReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(&ARM::tGPRRegClass);
 114     }
 115
 116     if (NumBytes <= 255 && NumBytes >= 0)
 117       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 118         .addImm(NumBytes).setMIFlags(MIFlags);
 119     else if (NumBytes < 0 && NumBytes >= -255) {
 120       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 121         .addImm(NumBytes).setMIFlags(MIFlags);
 122       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tRSB), LdReg))
 123         .addReg(LdReg, RegState::Kill).setMIFlags(MIFlags);
 124     } else
 125       MRI.emitLoadConstPool(MBB, MBBI, dl, LdReg, 0, NumBytes,
 126                             ARMCC::AL, 0, MIFlags);
 127
 128     // Emit add / sub.
 129     int Opc = (isSub) ? ARM::tSUBrr : (isHigh ? ARM::tADDhirr : ARM::tADDrr);
 130     MachineInstrBuilder MIB =
 131       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 132     if (Opc != ARM::tADDhirr)
 133       MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 134     if (DestReg == ARM::SP || isSub)
 135       MIB.addReg(BaseReg).addReg(LdReg, RegState::Kill);
 136     else
 137       MIB.addReg(LdReg).addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 138     AddDefaultPred(MIB);
 139 }
 140
 141 /// calcNumMI - Returns the number of instructions required to materialize
 142 /// the specific add / sub r, c instruction.
 143 static unsigned calcNumMI(int Opc, int ExtraOpc, unsigned Bytes,
 144                           unsigned NumBits, unsigned Scale) {
 145   unsigned NumMIs = 0;
 146   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 147
 148   if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 149     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 150     Bytes -= ThisVal;
 151     NumMIs++;
 152     NumBits = 8;
 153     Scale = 1;  // Followed by a number of tADDi8.
 154     Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 155   }
 156
 157   NumMIs += Bytes / Chunk;
 158   if ((Bytes % Chunk) != 0)
 159     NumMIs++;
 160   if (ExtraOpc)
 161     NumMIs++;
 162   return NumMIs;
 163 }
 164
 165 /// emitThumbRegPlusImmediate - Emits a series of instructions to materialize
 166 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code.
 167 void llvm::emitThumbRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 168                                      MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 169                                      DebugLoc dl,
 170                                      unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 171                                      int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII,
 172                                      const ARMBaseRegisterInfo& MRI,
 173                                      unsigned MIFlags) {
 174   bool isSub = NumBytes < 0;
 175   unsigned Bytes = (unsigned)NumBytes;
 176   if (isSub) Bytes = -NumBytes;
 177   bool isMul4 = (Bytes & 3) == 0;
 178   bool isTwoAddr = false;
 179   bool DstNotEqBase = false;
 180   unsigned NumBits = 1;
 181   unsigned Scale = 1;
 182   int Opc = 0;
 183   int ExtraOpc = 0;
 184   bool NeedCC = false;
 185
 186   if (DestReg == BaseReg && BaseReg == ARM::SP) {
 187     assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 188     NumBits = 7;
 189     Scale = 4;
 190     Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 191     isTwoAddr = true;
 192   } else if (!isSub && BaseReg == ARM::SP) {
 193     // r1 = add sp, 403
 194     // =>
 195     // r1 = add sp, 100 * 4
 196     // r1 = add r1, 3
 197     if (!isMul4) {
 198       Bytes &= ~3;
 199       ExtraOpc = ARM::tADDi3;
 200     }
 201     NumBits = 8;
 202     Scale = 4;
 203     Opc = ARM::tADDrSPi;
 204   } else {
 205     // sp = sub sp, c
 206     // r1 = sub sp, c
 207     // r8 = sub sp, c
 208     if (DestReg != BaseReg)
 209       DstNotEqBase = true;
 210     NumBits = 8;
 211     if (DestReg == ARM::SP) {
 212       Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 213       assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 214       NumBits = 7;
 215       Scale = 4;
 216     } else {
 217       Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 218       NumBits = 8;
 219       NeedCC = true;
 220     }
 221     isTwoAddr = true;
 222   }
 223
 224   unsigned NumMIs = calcNumMI(Opc, ExtraOpc, Bytes, NumBits, Scale);
 225   unsigned Threshold = (DestReg == ARM::SP) ? 3 : 2;
 226   if (NumMIs > Threshold) {
 227     // This will expand into too many instructions. Load the immediate from a
 228     // constpool entry.
 229     emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, MBBI, dl,
 230                              DestReg, BaseReg, NumBytes, true,
 231                              TII, MRI, MIFlags);
 232     return;
 233   }
 234
 235   if (DstNotEqBase) {
 236     if (isARMLowRegister(DestReg) && isARMLowRegister(BaseReg)) {
 237       // If both are low registers, emit DestReg = add BaseReg, max(Imm, 7)
 238       unsigned Chunk = (1 << 3) - 1;
 239       unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 240       Bytes -= ThisVal;
 241       const MCInstrDesc &MCID = TII.get(isSub ? ARM::tSUBi3 : ARM::tADDi3);
 242       const MachineInstrBuilder MIB =
 243         AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, MCID, DestReg)
 244                          .setMIFlags(MIFlags));
 245       AddDefaultPred(MIB.addReg(BaseReg, RegState::Kill).addImm(ThisVal));
 246     } else {
 247       AddDefaultPred(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), DestReg)
 248         .addReg(BaseReg, RegState::Kill))
 249         .setMIFlags(MIFlags);
 250     }
 251     BaseReg = DestReg;
 252   }
 253
 254   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 255   while (Bytes) {
 256     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 257     Bytes -= ThisVal;
 258     ThisVal /= Scale;
 259     // Build the new tADD / tSUB.
 260     if (isTwoAddr) {
 261       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 262       if (NeedCC)
 263         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 264       MIB.addReg(DestReg).addImm(ThisVal);
 265       MIB = AddDefaultPred(MIB);
 266       MIB.setMIFlags(MIFlags);
 267     } else {
 268       bool isKill = BaseReg != ARM::SP;
 269       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 270       if (NeedCC)
 271         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 272       MIB.addReg(BaseReg, getKillRegState(isKill)).addImm(ThisVal);
 273       MIB = AddDefaultPred(MIB);
 274       MIB.setMIFlags(MIFlags);
 275
 276       BaseReg = DestReg;
 277       if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 278         // r4 = add sp, imm
 279         // r4 = add r4, imm
 280         // ...
 281         NumBits = 8;
 282         Scale = 1;
 283         Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 284         Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 285         NeedCC = isTwoAddr = true;
 286       }
 287     }
 288   }
 289
 290   if (ExtraOpc) {
 291     const MCInstrDesc &MCID = TII.get(ExtraOpc);
 292     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, MCID, DestReg))
 293                    .addReg(DestReg, RegState::Kill)
 294                    .addImm(((unsigned)NumBytes) & 3)
 295                    .setMIFlags(MIFlags));
 296   }
 297 }
 298
 299 static void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
 300                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 301                          const TargetInstrInfo &TII, DebugLoc dl,
 302                          const Thumb1RegisterInfo &MRI,
 303                          int NumBytes) {
 304   emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII,
 305                             MRI);
 306 }
 307
 308 void Thumb1RegisterInfo::
 309 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 310                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 311   const TargetFrameLowering *TFI = MF.getTarget().getFrameLowering();
 312
 313   if (!TFI->hasReservedCallFrame(MF)) {
 314     // If we have alloca, convert as follows:
 315     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
 316     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
 317     MachineInstr *Old = I;
 318     DebugLoc dl = Old->getDebugLoc();
 319     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImm();
 320     if (Amount != 0) {
 321       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 322       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 323       // alignment boundary.
 324       unsigned Align = TFI->getStackAlignment();
 325       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 326
 327       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 328       unsigned Opc = Old->getOpcode();
 329       if (Opc == ARM::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == ARM::tADJCALLSTACKDOWN) {
 330         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, -Amount);
 331       } else {
 332         assert(Opc == ARM::ADJCALLSTACKUP || Opc == ARM::tADJCALLSTACKUP);
 333         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, Amount);
 334       }
 335     }
 336   }
 337   MBB.erase(I);
 338 }
 339
 340 /// emitThumbConstant - Emit a series of instructions to materialize a
 341 /// constant.
 342 static void emitThumbConstant(MachineBasicBlock &MBB,
 343                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 344                               unsigned DestReg, int Imm,
 345                               const TargetInstrInfo &TII,
 346                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 347                               DebugLoc dl) {
 348   bool isSub = Imm < 0;
 349   if (isSub) Imm = -Imm;
 350
 351   int Chunk = (1 << 8) - 1;
 352   int ThisVal = (Imm > Chunk) ? Chunk : Imm;
 353   Imm -= ThisVal;
 354   AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8),
 355                                         DestReg))
 356                  .addImm(ThisVal));
 357   if (Imm > 0)
 358     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, DestReg, DestReg, Imm, TII, MRI);
 359   if (isSub) {
 360     const MCInstrDesc &MCID = TII.get(ARM::tRSB);
 361     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, MCID, DestReg))
 362                    .addReg(DestReg, RegState::Kill));
 363   }
 364 }
 365
 366 static void removeOperands(MachineInstr &MI, unsigned i) {
 367   unsigned Op = i;
 368   for (unsigned e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i)
 369     MI.RemoveOperand(Op);
 370 }
 371
 372 /// convertToNonSPOpcode - Change the opcode to the non-SP version, because
 373 /// we're replacing the frame index with a non-SP register.
 374 static unsigned convertToNonSPOpcode(unsigned Opcode) {
 375   switch (Opcode) {
 376   case ARM::tLDRspi:
 377     return ARM::tLDRi;
 378
 379   case ARM::tSTRspi:
 380     return ARM::tSTRi;
 381   }
 382
 383   return Opcode;
 384 }
 385
 386 bool Thumb1RegisterInfo::
 387 rewriteFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II, unsigned FrameRegIdx,
 388                   unsigned FrameReg, int &Offset,
 389                   const ARMBaseInstrInfo &TII) const {
 390   MachineInstr &MI = *II;
 391   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 392   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 393   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 394   const MCInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
 395   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 396
 397   if (Opcode == ARM::tADDrSPi) {
 398     Offset += MI.getOperand(FrameRegIdx+1).getImm();
 399
 400     // Can't use tADDrSPi if it's based off the frame pointer.
 401     unsigned NumBits = 0;
 402     unsigned Scale = 1;
 403     if (FrameReg != ARM::SP) {
 404       Opcode = ARM::tADDi3;
 405       NumBits = 3;
 406     } else {
 407       NumBits = 8;
 408       Scale = 4;
 409       assert((Offset & 3) == 0 &&
 410              "Thumb add/sub sp, #imm immediate must be multiple of 4!");
 411     }
 412
 413     unsigned PredReg;
 414     if (Offset == 0 && getInstrPredicate(&MI, PredReg) == ARMCC::AL) {
 415       // Turn it into a move.
 416       MI.setDesc(TII.get(ARM::tMOVr));
 417       MI.getOperand(FrameRegIdx).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 418       // Remove offset
 419       MI.RemoveOperand(FrameRegIdx+1);
 420       MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 421       return true;
 422     }
 423
 424     // Common case: small offset, fits into instruction.
 425     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 426     if (((Offset / Scale) & ~Mask) == 0) {
 427       // Replace the FrameIndex with sp / fp
 428       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 429         MI.setDesc(TII.get(Opcode));
 430         removeOperands(MI, FrameRegIdx);
 431         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 432         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg)
 433                        .addImm(Offset / Scale));
 434       } else {
 435         MI.getOperand(FrameRegIdx).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 436         MI.getOperand(FrameRegIdx+1).ChangeToImmediate(Offset / Scale);
 437       }
 438       return true;
 439     }
 440
 441     unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
 442     unsigned Bytes = (Offset > 0) ? Offset : -Offset;
 443     unsigned NumMIs = calcNumMI(Opcode, 0, Bytes, NumBits, Scale);
 444     // MI would expand into a large number of instructions. Don't try to
 445     // simplify the immediate.
 446     if (NumMIs > 2) {
 447       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, dl, DestReg, FrameReg, Offset, TII,
 448                                 *this);
 449       MBB.erase(II);
 450       return true;
 451     }
 452
 453     if (Offset > 0) {
 454       // Translate r0 = add sp, imm to
 455       // r0 = add sp, 255*4
 456       // r0 = add r0, (imm - 255*4)
 457       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 458         MI.setDesc(TII.get(Opcode));
 459         removeOperands(MI, FrameRegIdx);
 460         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 461         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg).addImm(Mask));
 462       } else {
 463         MI.getOperand(FrameRegIdx).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 464         MI.getOperand(FrameRegIdx+1).ChangeToImmediate(Mask);
 465       }
 466       Offset = (Offset - Mask * Scale);
 467       MachineBasicBlock::iterator NII = llvm::next(II);
 468       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, NII, dl, DestReg, DestReg, Offset, TII,
 469                                 *this);
 470     } else {
 471       // Translate r0 = add sp, -imm to
 472       // r0 = -imm (this is then translated into a series of instructons)
 473       // r0 = add r0, sp
 474       emitThumbConstant(MBB, II, DestReg, Offset, TII, *this, dl);
 475
 476       MI.setDesc(TII.get(ARM::tADDhirr));
 477       MI.getOperand(FrameRegIdx).ChangeToRegister(DestReg, false, false, true);
 478       MI.getOperand(FrameRegIdx+1).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 479     }
 480     return true;
 481   } else {
 482     if (AddrMode != ARMII::AddrModeT1_s)
 483       llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 484
 485     unsigned ImmIdx = FrameRegIdx + 1;
 486     int InstrOffs = MI.getOperand(ImmIdx).getImm();
 487     unsigned NumBits = (FrameReg == ARM::SP) ? 8 : 5;
 488     unsigned Scale = 4;
 489
 490     Offset += InstrOffs * Scale;
 491     assert((Offset & (Scale - 1)) == 0 && "Can't encode this offset!");
 492
 493     // Common case: small offset, fits into instruction.
 494     MachineOperand &ImmOp = MI.getOperand(ImmIdx);
 495     int ImmedOffset = Offset / Scale;
 496     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 497
 498     if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale) {
 499       // Replace the FrameIndex with the frame register (e.g., sp).
 500       MI.getOperand(FrameRegIdx).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 501       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 502
 503       // If we're using a register where sp was stored, convert the instruction
 504       // to the non-SP version.
 505       unsigned NewOpc = convertToNonSPOpcode(Opcode);
 506       if (NewOpc != Opcode && FrameReg != ARM::SP)
 507         MI.setDesc(TII.get(NewOpc));
 508
 509       return true;
 510     }
 511
 512     NumBits = 5;
 513     Mask = (1 << NumBits) - 1;
 514
 515     // If this is a thumb spill / restore, we will be using a constpool load to
 516     // materialize the offset.
 517     if (Opcode == ARM::tLDRspi || Opcode == ARM::tSTRspi) {
 518       ImmOp.ChangeToImmediate(0);
 519     } else {
 520       // Otherwise, it didn't fit. Pull in what we can to simplify the immed.
 521       ImmedOffset = ImmedOffset & Mask;
 522       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 523       Offset &= ~(Mask * Scale);
 524     }
 525   }
 526
 527   return Offset == 0;
 528 }
 529
 530 void
 531 Thumb1RegisterInfo::resolveFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator I,
 532                                       unsigned BaseReg, int64_t Offset) const {
 533   MachineInstr &MI = *I;
 534   int Off = Offset; // ARM doesn't need the general 64-bit offsets
 535   unsigned i = 0;
 536
 537   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 538     ++i;
 539     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 540   }
 541   bool Done = rewriteFrameIndex(MI, i, BaseReg, Off, TII);
 542   assert (Done && "Unable to resolve frame index!");
 543   (void)Done;
 544 }
 545
 546 /// saveScavengerRegister - Spill the register so it can be used by the
 547 /// register scavenger. Return true.
 548 bool
 549 Thumb1RegisterInfo::saveScavengerRegister(MachineBasicBlock &MBB,
 550                                           MachineBasicBlock::iterator I,
 551                                           MachineBasicBlock::iterator &UseMI,
 552                                           const TargetRegisterClass *RC,
 553                                           unsigned Reg) const {
 554   // Thumb1 can't use the emergency spill slot on the stack because
 555   // ldr/str immediate offsets must be positive, and if we're referencing
 556   // off the frame pointer (if, for example, there are alloca() calls in
 557   // the function, the offset will be negative. Use R12 instead since that's
 558   // a call clobbered register that we know won't be used in Thumb1 mode.
 559   DebugLoc DL;
 560   AddDefaultPred(BuildMI(MBB, I, DL, TII.get(ARM::tMOVr))
 561     .addReg(ARM::R12, RegState::Define)
 562     .addReg(Reg, RegState::Kill));
 563
 564   // The UseMI is where we would like to restore the register. If there's
 565   // interference with R12 before then, however, we'll need to restore it
 566   // before that instead and adjust the UseMI.
 567   bool done = false;
 568   for (MachineBasicBlock::iterator II = I; !done && II != UseMI ; ++II) {
 569     if (II->isDebugValue())
 570       continue;
 571     // If this instruction affects R12, adjust our restore point.
 572     for (unsigned i = 0, e = II->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 573       const MachineOperand &MO = II->getOperand(i);
 574       if (MO.isRegMask() && MO.clobbersPhysReg(ARM::R12)) {
 575         UseMI = II;
 576         done = true;
 577         break;
 578       }
 579       if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || !MO.getReg() ||
 580           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 581         continue;
 582       if (MO.getReg() == ARM::R12) {
 583         UseMI = II;
 584         done = true;
 585         break;
 586       }
 587     }
 588   }
 589   // Restore the register from R12
 590   AddDefaultPred(BuildMI(MBB, UseMI, DL, TII.get(ARM::tMOVr)).
 591     addReg(Reg, RegState::Define).addReg(ARM::R12, RegState::Kill));
 592
 593   return true;
 594 }
 595
 596 void
 597 Thumb1RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 598                                         int SPAdj, RegScavenger *RS) const {
 599   unsigned VReg = 0;
 600   unsigned i = 0;
 601   MachineInstr &MI = *II;
 602   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 603   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 604   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 605   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 606
 607   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 608     ++i;
 609     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 610   }
 611
 612   unsigned FrameReg = ARM::SP;
 613   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getIndex();
 614   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 615                MF.getFrameInfo()->getStackSize() + SPAdj;
 616
 617   if (AFI->isGPRCalleeSavedArea1Frame(FrameIndex))
 618     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea1Offset();
 619   else if (AFI->isGPRCalleeSavedArea2Frame(FrameIndex))
 620     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea2Offset();
 621   else if (MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects()) {
 622     assert(SPAdj == 0 && MF.getTarget().getFrameLowering()->hasFP(MF) &&
 623            "Unexpected");
 624     // There are alloca()'s in this function, must reference off the frame
 625     // pointer or base pointer instead.
 626     if (!hasBasePointer(MF)) {
 627       FrameReg = getFrameRegister(MF);
 628       Offset -= AFI->getFramePtrSpillOffset();
 629     } else
 630       FrameReg = BasePtr;
 631   }
 632
 633   // PEI::scavengeFrameVirtualRegs() cannot accurately track SPAdj because the
 634   // call frame setup/destroy instructions have already been eliminated.  That
 635   // means the stack pointer cannot be used to access the emergency spill slot
 636   // when !hasReservedCallFrame().
 637 #ifndef NDEBUG
 638   if (RS && FrameReg == ARM::SP && FrameIndex == RS->getScavengingFrameIndex()){
 639     assert(MF.getTarget().getFrameLowering()->hasReservedCallFrame(MF) &&
 640            "Cannot use SP to access the emergency spill slot in "
 641            "functions without a reserved call frame");
 642     assert(!MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects() &&
 643            "Cannot use SP to access the emergency spill slot in "
 644            "functions with variable sized frame objects");
 645   }
 646 #endif // NDEBUG
 647
 648   // Special handling of dbg_value instructions.
 649   if (MI.isDebugValue()) {
 650     MI.getOperand(i).  ChangeToRegister(FrameReg, false /*isDef*/);
 651     MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Offset);
 652     return;
 653   }
 654
 655   // Modify MI as necessary to handle as much of 'Offset' as possible
 656   assert(AFI->isThumbFunction() &&
 657          "This eliminateFrameIndex only supports Thumb1!");
 658   if (rewriteFrameIndex(MI, i, FrameReg, Offset, TII))
 659     return;
 660
 661   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
 662   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
 663   // SP+LargeImm.
 664   assert(Offset && "This code isn't needed if offset already handled!");
 665
 666   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 667
 668   // Remove predicate first.
 669   int PIdx = MI.findFirstPredOperandIdx();
 670   if (PIdx != -1)
 671     removeOperands(MI, PIdx);
 672
 673   if (MI.mayLoad()) {
 674     // Use the destination register to materialize sp + offset.
 675     unsigned TmpReg = MI.getOperand(0).getReg();
 676     bool UseRR = false;
 677     if (Opcode == ARM::tLDRspi) {
 678       if (FrameReg == ARM::SP)
 679         emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, dl, TmpReg, FrameReg,
 680                                  Offset, false, TII, *this);
 681       else {
 682         emitLoadConstPool(MBB, II, dl, TmpReg, 0, Offset);
 683         UseRR = true;
 684       }
 685     } else {
 686       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, dl, TmpReg, FrameReg, Offset, TII,
 687                                 *this);
 688     }
 689
 690     MI.setDesc(TII.get(UseRR ? ARM::tLDRr : ARM::tLDRi));
 691     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false, false, true);
 692     if (UseRR)
 693       // Use [reg, reg] addrmode. Replace the immediate operand w/ the frame
 694       // register. The offset is already handled in the vreg value.
 695       MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false, false, false);
 696   } else if (MI.mayStore()) {
 697       VReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(&ARM::tGPRRegClass);
 698       bool UseRR = false;
 699
 700       if (Opcode == ARM::tSTRspi) {
 701         if (FrameReg == ARM::SP)
 702           emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, dl, VReg, FrameReg,
 703                                    Offset, false, TII, *this);
 704         else {
 705           emitLoadConstPool(MBB, II, dl, VReg, 0, Offset);
 706           UseRR = true;
 707         }
 708       } else
 709         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, dl, VReg, FrameReg, Offset, TII,
 710                                   *this);
 711       MI.setDesc(TII.get(UseRR ? ARM::tSTRr : ARM::tSTRi));
 712       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(VReg, false, false, true);
 713       if (UseRR)
 714         // Use [reg, reg] addrmode. Replace the immediate operand w/ the frame
 715         // register. The offset is already handled in the vreg value.
 716         MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false, false, false);
 717   } else {
 718     llvm_unreachable("Unexpected opcode!");
 719   }
 720
 721   // Add predicate back if it's needed.
 722   if (MI.isPredicable()) {
 723     MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 724     AddDefaultPred(MIB);
 725   }
 726 }