lib/Target/ARM/Thumb1RegisterInfo.cpp

   1 //===- Thumb1RegisterInfo.cpp - Thumb-1 Register Information -------*- 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 file contains the Thumb-1 implementation of the TargetRegisterInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "ARM.h"
  15 #include "ARMAddressingModes.h"
  16 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  17 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  18 #include "ARMSubtarget.h"
  19 #include "Thumb1InstrInfo.h"
  20 #include "Thumb1RegisterInfo.h"
  21 #include "llvm/Constants.h"
  22 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  23 #include "llvm/Function.h"
  24 #include "llvm/LLVMContext.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineLocation.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  33 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  34 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  38 using namespace llvm;
  39
  40 static cl::opt<bool>
  41 ThumbRegScavenging("enable-thumb-reg-scavenging",
  42                    cl::Hidden,
  43                    cl::desc("Enable register scavenging on Thumb"));
  44
  45 Thumb1RegisterInfo::Thumb1RegisterInfo(const ARMBaseInstrInfo &tii,
  46                                        const ARMSubtarget &sti)
  47   : ARMBaseRegisterInfo(tii, sti) {
  48 }
  49
  50 /// emitLoadConstPool - Emits a load from constpool to materialize the
  51 /// specified immediate.
  52 void Thumb1RegisterInfo::emitLoadConstPool(MachineBasicBlock &MBB,
  53                                            MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  54                                            DebugLoc dl,
  55                                            unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
  56                                            int Val,
  57                                            ARMCC::CondCodes Pred,
  58                                            unsigned PredReg) const {
  59   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
  60   MachineConstantPool *ConstantPool = MF.getConstantPool();
  61   Constant *C = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Val);
  62   unsigned Idx = ConstantPool->getConstantPoolIndex(C, 4);
  63
  64   BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tLDRcp))
  65           .addReg(DestReg, getDefRegState(true), SubIdx)
  66           .addConstantPoolIndex(Idx).addImm(Pred).addReg(PredReg);
  67 }
  68
  69 const TargetRegisterClass*
  70 Thumb1RegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(unsigned Reg, MVT VT) const {
  71   if (isARMLowRegister(Reg))
  72     return ARM::tGPRRegisterClass;
  73   switch (Reg) {
  74    default:
  75     break;
  76    case ARM::R8:  case ARM::R9:  case ARM::R10:  case ARM::R11:
  77    case ARM::R12: case ARM::SP:  case ARM::LR:   case ARM::PC:
  78     return ARM::GPRRegisterClass;
  79   }
  80
  81   return TargetRegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(Reg, VT);
  82 }
  83
  84 bool
  85 Thumb1RegisterInfo::requiresRegisterScavenging(const MachineFunction &MF) const {
  86   return ThumbRegScavenging;
  87 }
  88
  89 bool Thumb1RegisterInfo::hasReservedCallFrame(MachineFunction &MF) const {
  90   const MachineFrameInfo *FFI = MF.getFrameInfo();
  91   unsigned CFSize = FFI->getMaxCallFrameSize();
  92   // It's not always a good idea to include the call frame as part of the
  93   // stack frame. ARM (especially Thumb) has small immediate offset to
  94   // address the stack frame. So a large call frame can cause poor codegen
  95   // and may even makes it impossible to scavenge a register.
  96   if (CFSize >= ((1 << 8) - 1) * 4 / 2) // Half of imm8 * 4
  97     return false;
  98
  99   return !MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
 100 }
 101
 102
 103 /// emitThumbRegPlusImmInReg - Emits a series of instructions to materialize
 104 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code. Materialize the immediate
 105 /// in a register using mov / mvn sequences or load the immediate from a
 106 /// constpool entry.
 107 static
 108 void emitThumbRegPlusImmInReg(MachineBasicBlock &MBB,
 109                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 110                               unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 111                               int NumBytes, bool CanChangeCC,
 112                               const TargetInstrInfo &TII,
 113                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 114                               DebugLoc dl) {
 115     bool isHigh = !isARMLowRegister(DestReg) ||
 116                   (BaseReg != 0 && !isARMLowRegister(BaseReg));
 117     bool isSub = false;
 118     // Subtract doesn't have high register version. Load the negative value
 119     // if either base or dest register is a high register. Also, if do not
 120     // issue sub as part of the sequence if condition register is to be
 121     // preserved.
 122     if (NumBytes < 0 && !isHigh && CanChangeCC) {
 123       isSub = true;
 124       NumBytes = -NumBytes;
 125     }
 126     unsigned LdReg = DestReg;
 127     if (DestReg == ARM::SP) {
 128       assert(BaseReg == ARM::SP && "Unexpected!");
 129       LdReg = ARM::R3;
 130       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::R12)
 131         .addReg(ARM::R3, RegState::Kill);
 132     }
 133
 134     if (NumBytes <= 255 && NumBytes >= 0)
 135       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 136         .addImm(NumBytes);
 137     else if (NumBytes < 0 && NumBytes >= -255) {
 138       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 139         .addImm(NumBytes);
 140       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tRSB), LdReg))
 141         .addReg(LdReg, RegState::Kill);
 142     } else
 143       MRI.emitLoadConstPool(MBB, MBBI, dl, LdReg, 0, NumBytes);
 144
 145     // Emit add / sub.
 146     int Opc = (isSub) ? ARM::tSUBrr : (isHigh ? ARM::tADDhirr : ARM::tADDrr);
 147     MachineInstrBuilder MIB =
 148       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 149     if (Opc != ARM::tADDhirr)
 150       MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 151     if (DestReg == ARM::SP || isSub)
 152       MIB.addReg(BaseReg).addReg(LdReg, RegState::Kill);
 153     else
 154       MIB.addReg(LdReg).addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 155     AddDefaultPred(MIB);
 156
 157     if (DestReg == ARM::SP)
 158       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr), ARM::R3)
 159         .addReg(ARM::R12, RegState::Kill);
 160 }
 161
 162 /// calcNumMI - Returns the number of instructions required to materialize
 163 /// the specific add / sub r, c instruction.
 164 static unsigned calcNumMI(int Opc, int ExtraOpc, unsigned Bytes,
 165                           unsigned NumBits, unsigned Scale) {
 166   unsigned NumMIs = 0;
 167   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 168
 169   if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 170     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 171     Bytes -= ThisVal;
 172     NumMIs++;
 173     NumBits = 8;
 174     Scale = 1;  // Followed by a number of tADDi8.
 175     Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 176   }
 177
 178   NumMIs += Bytes / Chunk;
 179   if ((Bytes % Chunk) != 0)
 180     NumMIs++;
 181   if (ExtraOpc)
 182     NumMIs++;
 183   return NumMIs;
 184 }
 185
 186 /// emitThumbRegPlusImmediate - Emits a series of instructions to materialize
 187 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code.
 188 static
 189 void emitThumbRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 190                                MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 191                                unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 192                                int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII,
 193                                const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 194                                DebugLoc dl) {
 195   bool isSub = NumBytes < 0;
 196   unsigned Bytes = (unsigned)NumBytes;
 197   if (isSub) Bytes = -NumBytes;
 198   bool isMul4 = (Bytes & 3) == 0;
 199   bool isTwoAddr = false;
 200   bool DstNotEqBase = false;
 201   unsigned NumBits = 1;
 202   unsigned Scale = 1;
 203   int Opc = 0;
 204   int ExtraOpc = 0;
 205   bool NeedCC = false;
 206   bool NeedPred = false;
 207
 208   if (DestReg == BaseReg && BaseReg == ARM::SP) {
 209     assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 210     NumBits = 7;
 211     Scale = 4;
 212     Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 213     isTwoAddr = true;
 214   } else if (!isSub && BaseReg == ARM::SP) {
 215     // r1 = add sp, 403
 216     // =>
 217     // r1 = add sp, 100 * 4
 218     // r1 = add r1, 3
 219     if (!isMul4) {
 220       Bytes &= ~3;
 221       ExtraOpc = ARM::tADDi3;
 222     }
 223     NumBits = 8;
 224     Scale = 4;
 225     Opc = ARM::tADDrSPi;
 226   } else {
 227     // sp = sub sp, c
 228     // r1 = sub sp, c
 229     // r8 = sub sp, c
 230     if (DestReg != BaseReg)
 231       DstNotEqBase = true;
 232     NumBits = 8;
 233     if (DestReg == ARM::SP) {
 234       Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 235       assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 236       NumBits = 7;
 237       Scale = 4;
 238     } else {
 239       Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 240       NumBits = 8;
 241       NeedPred = NeedCC = true;
 242     }
 243     isTwoAddr = true;
 244   }
 245
 246   unsigned NumMIs = calcNumMI(Opc, ExtraOpc, Bytes, NumBits, Scale);
 247   unsigned Threshold = (DestReg == ARM::SP) ? 3 : 2;
 248   if (NumMIs > Threshold) {
 249     // This will expand into too many instructions. Load the immediate from a
 250     // constpool entry.
 251     emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, MBBI, DestReg, BaseReg, NumBytes, true, TII,
 252                              MRI, dl);
 253     return;
 254   }
 255
 256   if (DstNotEqBase) {
 257     if (isARMLowRegister(DestReg) && isARMLowRegister(BaseReg)) {
 258       // If both are low registers, emit DestReg = add BaseReg, max(Imm, 7)
 259       unsigned Chunk = (1 << 3) - 1;
 260       unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 261       Bytes -= ThisVal;
 262       const TargetInstrDesc &TID = TII.get(isSub ? ARM::tSUBi3 : ARM::tADDi3);
 263       const MachineInstrBuilder MIB =
 264         AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg));
 265       AddDefaultPred(MIB.addReg(BaseReg, RegState::Kill).addImm(ThisVal));
 266     } else {
 267       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), DestReg)
 268         .addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 269     }
 270     BaseReg = DestReg;
 271   }
 272
 273   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 274   while (Bytes) {
 275     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 276     Bytes -= ThisVal;
 277     ThisVal /= Scale;
 278     // Build the new tADD / tSUB.
 279     if (isTwoAddr) {
 280       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 281       if (NeedCC)
 282         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 283       MIB .addReg(DestReg).addImm(ThisVal);
 284       if (NeedPred)
 285         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 286     }
 287     else {
 288       bool isKill = BaseReg != ARM::SP;
 289       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 290       if (NeedCC)
 291         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 292       MIB.addReg(BaseReg, getKillRegState(isKill)).addImm(ThisVal);
 293       if (NeedPred)
 294         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 295       BaseReg = DestReg;
 296
 297       if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 298         // r4 = add sp, imm
 299         // r4 = add r4, imm
 300         // ...
 301         NumBits = 8;
 302         Scale = 1;
 303         Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 304         Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 305         NeedPred = NeedCC = isTwoAddr = true;
 306       }
 307     }
 308   }
 309
 310   if (ExtraOpc) {
 311     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ExtraOpc);
 312     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 313                    .addReg(DestReg, RegState::Kill)
 314                    .addImm(((unsigned)NumBytes) & 3));
 315   }
 316 }
 317
 318 static void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
 319                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 320                          const TargetInstrInfo &TII, DebugLoc dl,
 321                          const Thumb1RegisterInfo &MRI,
 322                          int NumBytes) {
 323   emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII,
 324                             MRI, dl);
 325 }
 326
 327 void Thumb1RegisterInfo::
 328 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 329                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 330   if (!hasReservedCallFrame(MF)) {
 331     // If we have alloca, convert as follows:
 332     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
 333     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
 334     MachineInstr *Old = I;
 335     DebugLoc dl = Old->getDebugLoc();
 336     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImm();
 337     if (Amount != 0) {
 338       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 339       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 340       // alignment boundary.
 341       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 342       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 343
 344       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 345       unsigned Opc = Old->getOpcode();
 346       if (Opc == ARM::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == ARM::tADJCALLSTACKDOWN) {
 347         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, -Amount);
 348       } else {
 349         assert(Opc == ARM::ADJCALLSTACKUP || Opc == ARM::tADJCALLSTACKUP);
 350         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, Amount);
 351       }
 352     }
 353   }
 354   MBB.erase(I);
 355 }
 356
 357 /// emitThumbConstant - Emit a series of instructions to materialize a
 358 /// constant.
 359 static void emitThumbConstant(MachineBasicBlock &MBB,
 360                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 361                               unsigned DestReg, int Imm,
 362                               const TargetInstrInfo &TII,
 363                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 364                               DebugLoc dl) {
 365   bool isSub = Imm < 0;
 366   if (isSub) Imm = -Imm;
 367
 368   int Chunk = (1 << 8) - 1;
 369   int ThisVal = (Imm > Chunk) ? Chunk : Imm;
 370   Imm -= ThisVal;
 371   AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8),
 372                                         DestReg))
 373                  .addImm(ThisVal));
 374   if (Imm > 0)
 375     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, DestReg, DestReg, Imm, TII, MRI, dl);
 376   if (isSub) {
 377     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ARM::tRSB);
 378     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 379                    .addReg(DestReg, RegState::Kill));
 380   }
 381 }
 382
 383 static void removeOperands(MachineInstr &MI, unsigned i) {
 384   unsigned Op = i;
 385   for (unsigned e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i)
 386     MI.RemoveOperand(Op);
 387 }
 388
 389 int Thumb1RegisterInfo::
 390 rewriteFrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned FrameRegIdx,
 391                   unsigned MOVOpc, unsigned ADDriOpc, unsigned SUBriOpc,
 392                   unsigned FrameReg, int Offset) const
 393 {
 394   // if/when eliminateFrameIndex() conforms with ARMBaseRegisterInfo
 395   // version then can pull out Thumb1 specific parts here
 396   return 0;
 397 }
 398
 399 void Thumb1RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 400                                              int SPAdj, RegScavenger *RS) const{
 401   unsigned i = 0;
 402   MachineInstr &MI = *II;
 403   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 404   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 405   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 406   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 407
 408   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 409     ++i;
 410     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 411   }
 412
 413   unsigned FrameReg = ARM::SP;
 414   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getIndex();
 415   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 416                MF.getFrameInfo()->getStackSize() + SPAdj;
 417
 418   if (AFI->isGPRCalleeSavedArea1Frame(FrameIndex))
 419     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea1Offset();
 420   else if (AFI->isGPRCalleeSavedArea2Frame(FrameIndex))
 421     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea2Offset();
 422   else if (hasFP(MF)) {
 423     assert(SPAdj == 0 && "Unexpected");
 424     // There is alloca()'s in this function, must reference off the frame
 425     // pointer instead.
 426     FrameReg = getFrameRegister(MF);
 427     Offset -= AFI->getFramePtrSpillOffset();
 428   }
 429
 430   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 431   const TargetInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
 432   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 433
 434   if (Opcode == ARM::tADDrSPi) {
 435     Offset += MI.getOperand(i+1).getImm();
 436
 437     // Can't use tADDrSPi if it's based off the frame pointer.
 438     unsigned NumBits = 0;
 439     unsigned Scale = 1;
 440     if (FrameReg != ARM::SP) {
 441       Opcode = ARM::tADDi3;
 442       MI.setDesc(TII.get(Opcode));
 443       NumBits = 3;
 444     } else {
 445       NumBits = 8;
 446       Scale = 4;
 447       assert((Offset & 3) == 0 &&
 448              "Thumb add/sub sp, #imm immediate must be multiple of 4!");
 449     }
 450
 451     if (Offset == 0) {
 452       // Turn it into a move.
 453       MI.setDesc(TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr));
 454       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 455       MI.RemoveOperand(i+1);
 456       return;
 457     }
 458
 459     // Common case: small offset, fits into instruction.
 460     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 461     if (((Offset / Scale) & ~Mask) == 0) {
 462       // Replace the FrameIndex with sp / fp
 463       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 464         removeOperands(MI, i);
 465         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 466         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg)
 467                        .addImm(Offset / Scale));
 468       } else {
 469         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 470         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Offset / Scale);
 471       }
 472       return;
 473     }
 474
 475     unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
 476     unsigned Bytes = (Offset > 0) ? Offset : -Offset;
 477     unsigned NumMIs = calcNumMI(Opcode, 0, Bytes, NumBits, Scale);
 478     // MI would expand into a large number of instructions. Don't try to
 479     // simplify the immediate.
 480     if (NumMIs > 2) {
 481       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, DestReg, FrameReg, Offset, TII,
 482                                 *this, dl);
 483       MBB.erase(II);
 484       return;
 485     }
 486
 487     if (Offset > 0) {
 488       // Translate r0 = add sp, imm to
 489       // r0 = add sp, 255*4
 490       // r0 = add r0, (imm - 255*4)
 491       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 492         removeOperands(MI, i);
 493         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 494         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg).addImm(Mask));
 495       } else {
 496         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 497         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Mask);
 498       }
 499       Offset = (Offset - Mask * Scale);
 500       MachineBasicBlock::iterator NII = next(II);
 501       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, NII, DestReg, DestReg, Offset, TII,
 502                                 *this, dl);
 503     } else {
 504       // Translate r0 = add sp, -imm to
 505       // r0 = -imm (this is then translated into a series of instructons)
 506       // r0 = add r0, sp
 507       emitThumbConstant(MBB, II, DestReg, Offset, TII, *this, dl);
 508       MI.setDesc(TII.get(ARM::tADDhirr));
 509       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(DestReg, false, false, true);
 510       MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 511     }
 512     return;
 513   } else {
 514     unsigned ImmIdx = 0;
 515     int InstrOffs = 0;
 516     unsigned NumBits = 0;
 517     unsigned Scale = 1;
 518     switch (AddrMode) {
 519     case ARMII::AddrModeT1_s: {
 520       ImmIdx = i+1;
 521       InstrOffs = MI.getOperand(ImmIdx).getImm();
 522       NumBits = (FrameReg == ARM::SP) ? 8 : 5;
 523       Scale = 4;
 524       break;
 525     }
 526     default:
 527       llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 528       break;
 529     }
 530
 531     Offset += InstrOffs * Scale;
 532     assert((Offset & (Scale-1)) == 0 && "Can't encode this offset!");
 533
 534     // Common case: small offset, fits into instruction.
 535     MachineOperand &ImmOp = MI.getOperand(ImmIdx);
 536     int ImmedOffset = Offset / Scale;
 537     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 538     if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale) {
 539       // Replace the FrameIndex with sp
 540       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 541       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 542       return;
 543     }
 544
 545     bool isThumSpillRestore = Opcode == ARM::tRestore || Opcode == ARM::tSpill;
 546     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s) {
 547       // Thumb tLDRspi, tSTRspi. These will change to instructions that use
 548       // a different base register.
 549       NumBits = 5;
 550       Mask = (1 << NumBits) - 1;
 551     }
 552     // If this is a thumb spill / restore, we will be using a constpool load to
 553     // materialize the offset.
 554     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s && isThumSpillRestore)
 555       ImmOp.ChangeToImmediate(0);
 556     else {
 557       // Otherwise, it didn't fit. Pull in what we can to simplify the immed.
 558       ImmedOffset = ImmedOffset & Mask;
 559       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 560       Offset &= ~(Mask*Scale);
 561     }
 562   }
 563
 564   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
 565   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
 566   // SP+LargeImm.
 567   assert(Offset && "This code isn't needed if offset already handled!");
 568
 569   // Remove predicate first.
 570   int PIdx = MI.findFirstPredOperandIdx();
 571   if (PIdx != -1)
 572     removeOperands(MI, PIdx);
 573
 574   if (Desc.mayLoad()) {
 575     // Use the destination register to materialize sp + offset.
 576     unsigned TmpReg = MI.getOperand(0).getReg();
 577     bool UseRR = false;
 578     if (Opcode == ARM::tRestore) {
 579       if (FrameReg == ARM::SP)
 580         emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
 581                                  Offset, false, TII, *this, dl);
 582       else {
 583         emitLoadConstPool(MBB, II, dl, TmpReg, 0, Offset);
 584         UseRR = true;
 585       }
 586     } else {
 587       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg, Offset, TII,
 588                                 *this, dl);
 589     }
 590
 591     MI.setDesc(TII.get(ARM::tLDR));
 592     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false, false, true);
 593     if (UseRR)
 594       // Use [reg, reg] addrmode.
 595       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 596     else  // tLDR has an extra register operand.
 597       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 598   } else if (Desc.mayStore()) {
 599     // FIXME! This is horrific!!! We need register scavenging.
 600     // Our temporary workaround has marked r3 unavailable. Of course, r3 is
 601     // also a ABI register so it's possible that is is the register that is
 602     // being storing here. If that's the case, we do the following:
 603     // r12 = r2
 604     // Use r2 to materialize sp + offset
 605     // str r3, r2
 606     // r2 = r12
 607     unsigned ValReg = MI.getOperand(0).getReg();
 608     unsigned TmpReg = ARM::R3;
 609     bool UseRR = false;
 610     if (ValReg == ARM::R3) {
 611       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::R12)
 612         .addReg(ARM::R2, RegState::Kill);
 613       TmpReg = ARM::R2;
 614     }
 615     if (TmpReg == ARM::R3 && AFI->isR3LiveIn())
 616       BuildMI(MBB, II, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::R12)
 617         .addReg(ARM::R3, RegState::Kill);
 618     if (Opcode == ARM::tSpill) {
 619       if (FrameReg == ARM::SP)
 620         emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
 621                                  Offset, false, TII, *this, dl);
 622       else {
 623         emitLoadConstPool(MBB, II, dl, TmpReg, 0, Offset);
 624         UseRR = true;
 625       }
 626     } else
 627       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg, Offset, TII,
 628                                 *this, dl);
 629     MI.setDesc(TII.get(ARM::tSTR));
 630     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false, false, true);
 631     if (UseRR)  // Use [reg, reg] addrmode.
 632       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 633     else // tSTR has an extra register operand.
 634       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 635
 636     MachineBasicBlock::iterator NII = next(II);
 637     if (ValReg == ARM::R3)
 638       BuildMI(MBB, NII, dl, TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr), ARM::R2)
 639         .addReg(ARM::R12, RegState::Kill);
 640     if (TmpReg == ARM::R3 && AFI->isR3LiveIn())
 641       BuildMI(MBB, NII, dl, TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr), ARM::R3)
 642         .addReg(ARM::R12, RegState::Kill);
 643   } else
 644     assert(false && "Unexpected opcode!");
 645
 646   // Add predicate back if it's needed.
 647   if (MI.getDesc().isPredicable()) {
 648     MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 649     AddDefaultPred(MIB);
 650   }
 651 }
 652
 653 void Thumb1RegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 654   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();
 655   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 656   MachineFrameInfo  *MFI = MF.getFrameInfo();
 657   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 658   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 659   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 660   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 661   DebugLoc dl = (MBBI != MBB.end() ?
 662                  MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc::getUnknownLoc());
 663
 664   // Check if R3 is live in. It might have to be used as a scratch register.
 665   for (MachineRegisterInfo::livein_iterator I =MF.getRegInfo().livein_begin(),
 666          E = MF.getRegInfo().livein_end(); I != E; ++I) {
 667     if (I->first == ARM::R3) {
 668       AFI->setR3IsLiveIn(true);
 669       break;
 670     }
 671   }
 672
 673   // Thumb add/sub sp, imm8 instructions implicitly multiply the offset by 4.
 674   NumBytes = (NumBytes + 3) & ~3;
 675   MFI->setStackSize(NumBytes);
 676
 677   // Determine the sizes of each callee-save spill areas and record which frame
 678   // belongs to which callee-save spill areas.
 679   unsigned GPRCS1Size = 0, GPRCS2Size = 0, DPRCSSize = 0;
 680   int FramePtrSpillFI = 0;
 681
 682   if (VARegSaveSize)
 683     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -VARegSaveSize);
 684
 685   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 686     if (NumBytes != 0)
 687       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 688     return;
 689   }
 690
 691   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 692     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 693     int FI = CSI[i].getFrameIdx();
 694     switch (Reg) {
 695     case ARM::R4:
 696     case ARM::R5:
 697     case ARM::R6:
 698     case ARM::R7:
 699     case ARM::LR:
 700       if (Reg == FramePtr)
 701         FramePtrSpillFI = FI;
 702       AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 703       GPRCS1Size += 4;
 704       break;
 705     case ARM::R8:
 706     case ARM::R9:
 707     case ARM::R10:
 708     case ARM::R11:
 709       if (Reg == FramePtr)
 710         FramePtrSpillFI = FI;
 711       if (STI.isTargetDarwin()) {
 712         AFI->addGPRCalleeSavedArea2Frame(FI);
 713         GPRCS2Size += 4;
 714       } else {
 715         AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 716         GPRCS1Size += 4;
 717       }
 718       break;
 719     default:
 720       AFI->addDPRCalleeSavedAreaFrame(FI);
 721       DPRCSSize += 8;
 722     }
 723   }
 724
 725   if (MBBI != MBB.end() && MBBI->getOpcode() == ARM::tPUSH) {
 726     ++MBBI;
 727     if (MBBI != MBB.end())
 728       dl = MBBI->getDebugLoc();
 729   }
 730
 731   // Darwin ABI requires FP to point to the stack slot that contains the
 732   // previous FP.
 733   if (STI.isTargetDarwin() || hasFP(MF)) {
 734     MachineInstrBuilder MIB =
 735       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tADDrSPi), FramePtr)
 736       .addFrameIndex(FramePtrSpillFI).addImm(0);
 737   }
 738
 739   // Determine starting offsets of spill areas.
 740   unsigned DPRCSOffset  = NumBytes - (GPRCS1Size + GPRCS2Size + DPRCSSize);
 741   unsigned GPRCS2Offset = DPRCSOffset + DPRCSSize;
 742   unsigned GPRCS1Offset = GPRCS2Offset + GPRCS2Size;
 743   AFI->setFramePtrSpillOffset(MFI->getObjectOffset(FramePtrSpillFI) + NumBytes);
 744   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Offset(GPRCS1Offset);
 745   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Offset(GPRCS2Offset);
 746   AFI->setDPRCalleeSavedAreaOffset(DPRCSOffset);
 747
 748   NumBytes = DPRCSOffset;
 749   if (NumBytes) {
 750     // Insert it after all the callee-save spills.
 751     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 752   }
 753
 754   if (STI.isTargetELF() && hasFP(MF)) {
 755     MFI->setOffsetAdjustment(MFI->getOffsetAdjustment() -
 756                              AFI->getFramePtrSpillOffset());
 757   }
 758
 759   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Size(GPRCS1Size);
 760   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Size(GPRCS2Size);
 761   AFI->setDPRCalleeSavedAreaSize(DPRCSSize);
 762 }
 763
 764 static bool isCalleeSavedRegister(unsigned Reg, const unsigned *CSRegs) {
 765   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i)
 766     if (Reg == CSRegs[i])
 767       return true;
 768   return false;
 769 }
 770
 771 static bool isCSRestore(MachineInstr *MI, const unsigned *CSRegs) {
 772   return (MI->getOpcode() == ARM::tRestore &&
 773           MI->getOperand(1).isFI() &&
 774           isCalleeSavedRegister(MI->getOperand(0).getReg(), CSRegs));
 775 }
 776
 777 void Thumb1RegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 778                                       MachineBasicBlock &MBB) const {
 779   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
 780   assert((MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET ||
 781           MBBI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET) &&
 782          "Can only insert epilog into returning blocks");
 783   DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
 784   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 785   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 786   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 787   int NumBytes = (int)MFI->getStackSize();
 788
 789   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 790     if (NumBytes != 0)
 791       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 792   } else {
 793     // Unwind MBBI to point to first LDR / FLDD.
 794     const unsigned *CSRegs = getCalleeSavedRegs();
 795     if (MBBI != MBB.begin()) {
 796       do
 797         --MBBI;
 798       while (MBBI != MBB.begin() && isCSRestore(MBBI, CSRegs));
 799       if (!isCSRestore(MBBI, CSRegs))
 800         ++MBBI;
 801     }
 802
 803     // Move SP to start of FP callee save spill area.
 804     NumBytes -= (AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size() +
 805                  AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() +
 806                  AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize());
 807
 808     if (hasFP(MF)) {
 809       NumBytes = AFI->getFramePtrSpillOffset() - NumBytes;
 810       // Reset SP based on frame pointer only if the stack frame extends beyond
 811       // frame pointer stack slot or target is ELF and the function has FP.
 812       if (NumBytes)
 813         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, FramePtr, -NumBytes,
 814                                   TII, *this, dl);
 815       else
 816         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::SP)
 817           .addReg(FramePtr);
 818     } else {
 819       if (MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET &&
 820           &MBB.front() != MBBI &&
 821           prior(MBBI)->getOpcode() == ARM::tPOP) {
 822         MachineBasicBlock::iterator PMBBI = prior(MBBI);
 823         emitSPUpdate(MBB, PMBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 824       } else
 825         emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 826     }
 827   }
 828
 829   if (VARegSaveSize) {
 830     // Epilogue for vararg functions: pop LR to R3 and branch off it.
 831     // FIXME: Verify this is still ok when R3 is no longer being reserved.
 832     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tPOP)).addReg(ARM::R3);
 833
 834     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, VARegSaveSize);
 835
 836     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tBX_RET_vararg)).addReg(ARM::R3);
 837     MBB.erase(MBBI);
 838   }
 839 }