lib/Target/Mips/MipsFrameLowering.cpp

   1 //===-- MipsFrameLowering.cpp - Mips Frame 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 Mips implementation of TargetFrameLowering class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "MipsFrameLowering.h"
  15 #include "MipsAnalyzeImmediate.h"
  16 #include "MipsInstrInfo.h"
  17 #include "MipsMachineFunction.h"
  18 #include "MCTargetDesc/MipsBaseInfo.h"
  19 #include "llvm/Function.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28
  29 using namespace llvm;
  30
  31
  32 //===----------------------------------------------------------------------===//
  33 //
  34 // Stack Frame Processing methods
  35 // +----------------------------+
  36 //
  37 // The stack is allocated decrementing the stack pointer on
  38 // the first instruction of a function prologue. Once decremented,
  39 // all stack references are done thought a positive offset
  40 // from the stack/frame pointer, so the stack is considering
  41 // to grow up! Otherwise terrible hacks would have to be made
  42 // to get this stack ABI compliant :)
  43 //
  44 //  The stack frame required by the ABI (after call):
  45 //  Offset
  46 //
  47 //  0                 ----------
  48 //  4                 Args to pass
  49 //  .                 saved $GP  (used in PIC)
  50 //  .                 Alloca allocations
  51 //  .                 Local Area
  52 //  .                 CPU "Callee Saved" Registers
  53 //  .                 saved FP
  54 //  .                 saved RA
  55 //  .                 FPU "Callee Saved" Registers
  56 //  StackSize         -----------
  57 //
  58 // Offset - offset from sp after stack allocation on function prologue
  59 //
  60 // The sp is the stack pointer subtracted/added from the stack size
  61 // at the Prologue/Epilogue
  62 //
  63 // References to the previous stack (to obtain arguments) are done
  64 // with offsets that exceeds the stack size: (stacksize+(4*(num_arg-1))
  65 //
  66 // Examples:
  67 // - reference to the actual stack frame
  68 //   for any local area var there is smt like : FI >= 0, StackOffset: 4
  69 //     sw REGX, 4(SP)
  70 //
  71 // - reference to previous stack frame
  72 //   suppose there's a load to the 5th arguments : FI < 0, StackOffset: 16.
  73 //   The emitted instruction will be something like:
  74 //     lw REGX, 16+StackSize(SP)
  75 //
  76 // Since the total stack size is unknown on LowerFormalArguments, all
  77 // stack references (ObjectOffset) created to reference the function
  78 // arguments, are negative numbers. This way, on eliminateFrameIndex it's
  79 // possible to detect those references and the offsets are adjusted to
  80 // their real location.
  81 //
  82 //===----------------------------------------------------------------------===//
  83
  84 // hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
  85 // pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas or
  86 // if frame pointer elimination is disabled.
  87 bool MipsFrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
  88   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
  89   return MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF) ||
  90       MFI->hasVarSizedObjects() || MFI->isFrameAddressTaken();
  91 }
  92
  93 bool MipsFrameLowering::targetHandlesStackFrameRounding() const {
  94   return true;
  95 }
  96
  97 void MipsFrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
  98   MachineBasicBlock &MBB   = MF.front();
  99   MachineFrameInfo *MFI    = MF.getFrameInfo();
 100   MipsFunctionInfo *MipsFI = MF.getInfo<MipsFunctionInfo>();
 101   const MipsRegisterInfo *RegInfo =
 102     static_cast<const MipsRegisterInfo*>(MF.getTarget().getRegisterInfo());
 103   const MipsInstrInfo &TII =
 104     *static_cast<const MipsInstrInfo*>(MF.getTarget().getInstrInfo());
 105   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 106   DebugLoc dl = MBBI != MBB.end() ? MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc();
 107   unsigned SP = STI.isABI_N64() ? Mips::SP_64 : Mips::SP;
 108   unsigned FP = STI.isABI_N64() ? Mips::FP_64 : Mips::FP;
 109   unsigned ZERO = STI.isABI_N64() ? Mips::ZERO_64 : Mips::ZERO;
 110   unsigned ADDu = STI.isABI_N64() ? Mips::DADDu : Mips::ADDu;
 111   unsigned ADDiu = STI.isABI_N64() ? Mips::DADDiu : Mips::ADDiu;
 112
 113   // First, compute final stack size.
 114   unsigned StackAlign = getStackAlignment();
 115   uint64_t StackSize = RoundUpToAlignment(MFI->getStackSize(), StackAlign);
 116   StackSize += RoundUpToAlignment(MipsFI->getMaxCallFrameSize(), StackAlign);
 117
 118    // Update stack size
 119   MFI->setStackSize(StackSize);
 120
 121   // No need to allocate space on the stack.
 122   if (StackSize == 0 && !MFI->adjustsStack()) return;
 123
 124   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
 125   std::vector<MachineMove> &Moves = MMI.getFrameMoves();
 126   MachineLocation DstML, SrcML;
 127
 128   // Adjust stack.
 129   if (isInt<16>(-StackSize)) {// addi sp, sp, (-stacksize)
 130     if (STI.inMips16Mode())
 131       BuildMI(MBB, MBBI, dl,
 132               TII.get(Mips::SaveRaF16)).addImm(StackSize); // cleanup
 133     else
 134       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDiu), SP).addReg(SP).addImm(-StackSize);
 135   }
 136   else { // Expand immediate that doesn't fit in 16-bit.
 137     unsigned ATReg = STI.isABI_N64() ? Mips::AT_64 : Mips::AT;
 138
 139     MF.getInfo<MipsFunctionInfo>()->setEmitNOAT();
 140     Mips::loadImmediate(-StackSize, STI.isABI_N64(), TII, MBB, MBBI, dl, false,
 141                         0);
 142     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDu), SP).addReg(SP).addReg(ATReg);
 143   }
 144
 145   // emit ".cfi_def_cfa_offset StackSize"
 146   MCSymbol *AdjustSPLabel = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
 147   BuildMI(MBB, MBBI, dl,
 148           TII.get(TargetOpcode::PROLOG_LABEL)).addSym(AdjustSPLabel);
 149   DstML = MachineLocation(MachineLocation::VirtualFP);
 150   SrcML = MachineLocation(MachineLocation::VirtualFP, -StackSize);
 151   Moves.push_back(MachineMove(AdjustSPLabel, DstML, SrcML));
 152
 153   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 154
 155   if (CSI.size()) {
 156     // Find the instruction past the last instruction that saves a callee-saved
 157     // register to the stack.
 158     for (unsigned i = 0; i < CSI.size(); ++i)
 159       ++MBBI;
 160
 161     // Iterate over list of callee-saved registers and emit .cfi_offset
 162     // directives.
 163     MCSymbol *CSLabel = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
 164     BuildMI(MBB, MBBI, dl,
 165             TII.get(TargetOpcode::PROLOG_LABEL)).addSym(CSLabel);
 166
 167     for (std::vector<CalleeSavedInfo>::const_iterator I = CSI.begin(),
 168            E = CSI.end(); I != E; ++I) {
 169       int64_t Offset = MFI->getObjectOffset(I->getFrameIdx());
 170       unsigned Reg = I->getReg();
 171
 172       // If Reg is a double precision register, emit two cfa_offsets,
 173       // one for each of the paired single precision registers.
 174       if (Mips::AFGR64RegClass.contains(Reg)) {
 175         MachineLocation DstML0(MachineLocation::VirtualFP, Offset);
 176         MachineLocation DstML1(MachineLocation::VirtualFP, Offset + 4);
 177         MachineLocation SrcML0(RegInfo->getSubReg(Reg, Mips::sub_fpeven));
 178         MachineLocation SrcML1(RegInfo->getSubReg(Reg, Mips::sub_fpodd));
 179
 180         if (!STI.isLittle())
 181           std::swap(SrcML0, SrcML1);
 182
 183         Moves.push_back(MachineMove(CSLabel, DstML0, SrcML0));
 184         Moves.push_back(MachineMove(CSLabel, DstML1, SrcML1));
 185       } else {
 186         // Reg is either in CPURegs or FGR32.
 187         DstML = MachineLocation(MachineLocation::VirtualFP, Offset);
 188         SrcML = MachineLocation(Reg);
 189         Moves.push_back(MachineMove(CSLabel, DstML, SrcML));
 190       }
 191     }
 192   }
 193
 194   // if framepointer enabled, set it to point to the stack pointer.
 195   if (hasFP(MF)) {
 196     // Insert instruction "move $fp, $sp" at this location.
 197     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDu), FP).addReg(SP).addReg(ZERO);
 198
 199     // emit ".cfi_def_cfa_register $fp"
 200     MCSymbol *SetFPLabel = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
 201     BuildMI(MBB, MBBI, dl,
 202             TII.get(TargetOpcode::PROLOG_LABEL)).addSym(SetFPLabel);
 203     DstML = MachineLocation(FP);
 204     SrcML = MachineLocation(MachineLocation::VirtualFP);
 205     Moves.push_back(MachineMove(SetFPLabel, DstML, SrcML));
 206   }
 207 }
 208
 209 void MipsFrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 210                                  MachineBasicBlock &MBB) const {
 211   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
 212   MachineFrameInfo *MFI            = MF.getFrameInfo();
 213   const MipsInstrInfo &TII =
 214     *static_cast<const MipsInstrInfo*>(MF.getTarget().getInstrInfo());
 215   DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
 216   unsigned SP = STI.isABI_N64() ? Mips::SP_64 : Mips::SP;
 217   unsigned FP = STI.isABI_N64() ? Mips::FP_64 : Mips::FP;
 218   unsigned ZERO = STI.isABI_N64() ? Mips::ZERO_64 : Mips::ZERO;
 219   unsigned ADDu = STI.isABI_N64() ? Mips::DADDu : Mips::ADDu;
 220   unsigned ADDiu = STI.isABI_N64() ? Mips::DADDiu : Mips::ADDiu;
 221
 222   // if framepointer enabled, restore the stack pointer.
 223   if (hasFP(MF)) {
 224     // Find the first instruction that restores a callee-saved register.
 225     MachineBasicBlock::iterator I = MBBI;
 226
 227     for (unsigned i = 0; i < MFI->getCalleeSavedInfo().size(); ++i)
 228       --I;
 229
 230     // Insert instruction "move $sp, $fp" at this location.
 231     BuildMI(MBB, I, dl, TII.get(ADDu), SP).addReg(FP).addReg(ZERO);
 232   }
 233
 234   // Get the number of bytes from FrameInfo
 235   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
 236
 237   if (!StackSize)
 238     return;
 239
 240   // Adjust stack.
 241   if (isInt<16>(StackSize)) { // addi sp, sp, (-stacksize)
 242     if (STI.inMips16Mode())
 243       // assumes stacksize multiple of 8
 244       BuildMI(MBB, MBBI, dl,
 245               TII.get(Mips::RestoreRaF16)).addImm(StackSize);
 246     else
 247       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDiu), SP).addReg(SP).addImm(StackSize);
 248   }
 249   else { // Expand immediate that doesn't fit in 16-bit.
 250     unsigned ATReg = STI.isABI_N64() ? Mips::AT_64 : Mips::AT;
 251
 252     MF.getInfo<MipsFunctionInfo>()->setEmitNOAT();
 253     Mips::loadImmediate(StackSize, STI.isABI_N64(), TII, MBB, MBBI, dl, false,
 254                         0);
 255     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ADDu), SP).addReg(SP).addReg(ATReg);
 256   }
 257 }
 258
 259 void MipsFrameLowering::
 260 processFunctionBeforeCalleeSavedScan(MachineFunction &MF,
 261                                      RegScavenger *RS) const {
 262   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
 263   unsigned FP = STI.isABI_N64() ? Mips::FP_64 : Mips::FP;
 264
 265   // FIXME: remove this code if register allocator can correctly mark
 266   //        $fp and $ra used or unused.
 267
 268   // Mark $fp and $ra as used or unused.
 269   if (hasFP(MF))
 270     MRI.setPhysRegUsed(FP);
 271 }
 272
 273 bool MipsFrameLowering::
 274 spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
 275                           MachineBasicBlock::iterator MI,
 276                           const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
 277                           const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 278   MachineFunction *MF = MBB.getParent();
 279   MachineBasicBlock *EntryBlock = MF->begin();
 280   const TargetInstrInfo &TII = *MF->getTarget().getInstrInfo();
 281
 282   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 283     // Add the callee-saved register as live-in. Do not add if the register is
 284     // RA and return address is taken, because it has already been added in
 285     // method MipsTargetLowering::LowerRETURNADDR.
 286     // It's killed at the spill, unless the register is RA and return address
 287     // is taken.
 288     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 289     bool IsRAAndRetAddrIsTaken = (Reg == Mips::RA || Reg == Mips::RA_64)
 290         && MF->getFrameInfo()->isReturnAddressTaken();
 291     if (!IsRAAndRetAddrIsTaken)
 292       EntryBlock->addLiveIn(Reg);
 293
 294     // Insert the spill to the stack frame.
 295     bool IsKill = !IsRAAndRetAddrIsTaken;
 296     const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
 297     TII.storeRegToStackSlot(*EntryBlock, MI, Reg, IsKill,
 298                             CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
 299   }
 300
 301   return true;
 302 }