lib/Target/NVPTX/NVPTXAsmPrinter.h

   1 //===-- NVPTXAsmPrinter.h - NVPTX LLVM assembly writer --------------------===//
   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 a printer that converts from our internal representation
  11 // of machine-dependent LLVM code to NVPTX assembly language.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_LIB_TARGET_NVPTX_NVPTXASMPRINTER_H
  16 #define LLVM_LIB_TARGET_NVPTX_NVPTXASMPRINTER_H
  17
  18 #include "NVPTX.h"
  19 #include "NVPTXSubtarget.h"
  20 #include "NVPTXTargetMachine.h"
  21 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  22 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
  24 #include "llvm/IR/Function.h"
  25 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  26 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  27 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  28 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  29 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  31 #include <fstream>
  32
  33 // The ptx syntax and format is very different from that usually seem in a .s
  34 // file,
  35 // therefore we are not able to use the MCAsmStreamer interface here.
  36 //
  37 // We are handcrafting the output method here.
  38 //
  39 // A better approach is to clone the MCAsmStreamer to a MCPTXAsmStreamer
  40 // (subclass of MCStreamer).
  41
  42 namespace llvm {
  43
  44 class LineReader {
  45 private:
  46   unsigned theCurLine;
  47   std::ifstream fstr;
  48   char buff[512];
  49   std::string theFileName;
  50   SmallVector<unsigned, 32> lineOffset;
  51 public:
  52   LineReader(std::string filename) {
  53     theCurLine = 0;
  54     fstr.open(filename.c_str());
  55     theFileName = filename;
  56   }
  57   std::string fileName() { return theFileName; }
  58   ~LineReader() { fstr.close(); }
  59   std::string readLine(unsigned line);
  60 };
  61
  62 class LLVM_LIBRARY_VISIBILITY NVPTXAsmPrinter : public AsmPrinter {
  63
  64   class AggBuffer {
  65     // Used to buffer the emitted string for initializing global
  66     // aggregates.
  67     //
  68     // Normally an aggregate (array, vector or structure) is emitted
  69     // as a u8[]. However, if one element/field of the aggregate
  70     // is a non-NULL address, then the aggregate is emitted as u32[]
  71     // or u64[].
  72     //
  73     // We first layout the aggregate in 'buffer' in bytes, except for
  74     // those symbol addresses. For the i-th symbol address in the
  75     //aggregate, its corresponding 4-byte or 8-byte elements in 'buffer'
  76     // are filled with 0s. symbolPosInBuffer[i-1] records its position
  77     // in 'buffer', and Symbols[i-1] records the Value*.
  78     //
  79     // Once we have this AggBuffer setup, we can choose how to print
  80     // it out.
  81   public:
  82     unsigned numSymbols;   // number of symbol addresses
  83
  84   private:
  85     const unsigned size;   // size of the buffer in bytes
  86     std::vector<unsigned char> buffer; // the buffer
  87     SmallVector<unsigned, 4> symbolPosInBuffer;
  88     SmallVector<const Value *, 4> Symbols;
  89     unsigned curpos;
  90     raw_ostream &O;
  91     NVPTXAsmPrinter &AP;
  92     bool EmitGeneric;
  93
  94   public:
  95     AggBuffer(unsigned _size, raw_ostream &_O, NVPTXAsmPrinter &_AP)
  96         : size(_size), buffer(_size), O(_O), AP(_AP) {
  97       curpos = 0;
  98       numSymbols = 0;
  99       EmitGeneric = AP.EmitGeneric;
 100     }
 101     unsigned addBytes(unsigned char *Ptr, int Num, int Bytes) {
 102       assert((curpos + Num) <= size);
 103       assert((curpos + Bytes) <= size);
 104       for (int i = 0; i < Num; ++i) {
 105         buffer[curpos] = Ptr[i];
 106         curpos++;
 107       }
 108       for (int i = Num; i < Bytes; ++i) {
 109         buffer[curpos] = 0;
 110         curpos++;
 111       }
 112       return curpos;
 113     }
 114     unsigned addZeros(int Num) {
 115       assert((curpos + Num) <= size);
 116       for (int i = 0; i < Num; ++i) {
 117         buffer[curpos] = 0;
 118         curpos++;
 119       }
 120       return curpos;
 121     }
 122     void addSymbol(const Value *GVar) {
 123       symbolPosInBuffer.push_back(curpos);
 124       Symbols.push_back(GVar);
 125       numSymbols++;
 126     }
 127     void print() {
 128       if (numSymbols == 0) {
 129         // print out in bytes
 130         for (unsigned i = 0; i < size; i++) {
 131           if (i)
 132             O << ", ";
 133           O << (unsigned int) buffer[i];
 134         }
 135       } else {
 136         // print out in 4-bytes or 8-bytes
 137         unsigned int pos = 0;
 138         unsigned int nSym = 0;
 139         unsigned int nextSymbolPos = symbolPosInBuffer[nSym];
 140         unsigned int nBytes = 4;
 141         if (AP.nvptxSubtarget.is64Bit())
 142           nBytes = 8;
 143         for (pos = 0; pos < size; pos += nBytes) {
 144           if (pos)
 145             O << ", ";
 146           if (pos == nextSymbolPos) {
 147             const Value *v = Symbols[nSym];
 148             if (const GlobalValue *GVar = dyn_cast<GlobalValue>(v)) {
 149               MCSymbol *Name = AP.getSymbol(GVar);
 150               PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(GVar->getType());
 151               bool IsNonGenericPointer = false;
 152               if (PTy && PTy->getAddressSpace() != 0) {
 153                 IsNonGenericPointer = true;
 154               }
 155               if (EmitGeneric && !isa<Function>(v) && !IsNonGenericPointer) {
 156                 O << "generic(";
 157                 O << *Name;
 158                 O << ")";
 159               } else {
 160                 O << *Name;
 161               }
 162             } else if (const ConstantExpr *Cexpr = dyn_cast<ConstantExpr>(v)) {
 163               O << *AP.lowerConstant(Cexpr);
 164             } else
 165               llvm_unreachable("symbol type unknown");
 166             nSym++;
 167             if (nSym >= numSymbols)
 168               nextSymbolPos = size + 1;
 169             else
 170               nextSymbolPos = symbolPosInBuffer[nSym];
 171           } else if (nBytes == 4)
 172             O << *(unsigned int *)(&buffer[pos]);
 173           else
 174             O << *(unsigned long long *)(&buffer[pos]);
 175         }
 176       }
 177     }
 178   };
 179
 180   friend class AggBuffer;
 181
 182   void emitSrcInText(StringRef filename, unsigned line);
 183
 184 private:
 185   const char *getPassName() const override { return "NVPTX Assembly Printer"; }
 186
 187   const Function *F;
 188   std::string CurrentFnName;
 189
 190   void EmitBasicBlockStart(const MachineBasicBlock &MBB) const override;
 191   void EmitFunctionEntryLabel() override;
 192   void EmitFunctionBodyStart() override;
 193   void EmitFunctionBodyEnd() override;
 194   void emitImplicitDef(const MachineInstr *MI) const override;
 195
 196   void EmitInstruction(const MachineInstr *) override;
 197   void lowerToMCInst(const MachineInstr *MI, MCInst &OutMI);
 198   bool lowerOperand(const MachineOperand &MO, MCOperand &MCOp);
 199   MCOperand GetSymbolRef(const MCSymbol *Symbol);
 200   unsigned encodeVirtualRegister(unsigned Reg);
 201
 202   void EmitAlignment(unsigned NumBits, const GlobalValue *GV = nullptr) const {}
 203
 204   void printVecModifiedImmediate(const MachineOperand &MO, const char *Modifier,
 205                                  raw_ostream &O);
 206   void printMemOperand(const MachineInstr *MI, int opNum, raw_ostream &O,
 207                        const char *Modifier = nullptr);
 208   void printImplicitDef(const MachineInstr *MI, raw_ostream &O) const;
 209   void printModuleLevelGV(const GlobalVariable *GVar, raw_ostream &O,
 210                           bool = false);
 211   void printParamName(int paramIndex, raw_ostream &O);
 212   void printParamName(Function::const_arg_iterator I, int paramIndex,
 213                       raw_ostream &O);
 214   void emitGlobals(const Module &M);
 215   void emitHeader(Module &M, raw_ostream &O);
 216   void emitKernelFunctionDirectives(const Function &F, raw_ostream &O) const;
 217   void emitVirtualRegister(unsigned int vr, raw_ostream &);
 218   void emitFunctionExternParamList(const MachineFunction &MF);
 219   void emitFunctionParamList(const Function *, raw_ostream &O);
 220   void emitFunctionParamList(const MachineFunction &MF, raw_ostream &O);
 221   void setAndEmitFunctionVirtualRegisters(const MachineFunction &MF);
 222   void emitFunctionTempData(const MachineFunction &MF, unsigned &FrameSize);
 223   bool isImageType(const Type *Ty);
 224   void printReturnValStr(const Function *, raw_ostream &O);
 225   void printReturnValStr(const MachineFunction &MF, raw_ostream &O);
 226   bool PrintAsmOperand(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
 227                        unsigned AsmVariant, const char *ExtraCode,
 228                        raw_ostream &) override;
 229   void printOperand(const MachineInstr *MI, int opNum, raw_ostream &O,
 230                     const char *Modifier = nullptr);
 231   bool PrintAsmMemoryOperand(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
 232                              unsigned AsmVariant, const char *ExtraCode,
 233                              raw_ostream &) override;
 234 protected:
 235   bool doInitialization(Module &M) override;
 236   bool doFinalization(Module &M) override;
 237
 238 private:
 239   std::string CurrentBankselLabelInBasicBlock;
 240
 241   bool GlobalsEmitted;
 242
 243   // This is specific per MachineFunction.
 244   const MachineRegisterInfo *MRI;
 245   // The contents are specific for each
 246   // MachineFunction. But the size of the
 247   // array is not.
 248   typedef DenseMap<unsigned, unsigned> VRegMap;
 249   typedef DenseMap<const TargetRegisterClass *, VRegMap> VRegRCMap;
 250   VRegRCMap VRegMapping;
 251   // cache the subtarget here.
 252   const NVPTXSubtarget &nvptxSubtarget;
 253   // Build the map between type name and ID based on module's type
 254   // symbol table.
 255   std::map<const Type *, std::string> TypeNameMap;
 256
 257   // List of variables demoted to a function scope.
 258   std::map<const Function *, std::vector<const GlobalVariable *> > localDecls;
 259
 260   // To record filename to ID mapping
 261   std::map<std::string, unsigned> filenameMap;
 262   void recordAndEmitFilenames(Module &);
 263
 264   void emitPTXGlobalVariable(const GlobalVariable *GVar, raw_ostream &O);
 265   void emitPTXAddressSpace(unsigned int AddressSpace, raw_ostream &O) const;
 266   std::string getPTXFundamentalTypeStr(const Type *Ty, bool = true) const;
 267   void printScalarConstant(const Constant *CPV, raw_ostream &O);
 268   void printFPConstant(const ConstantFP *Fp, raw_ostream &O);
 269   void bufferLEByte(const Constant *CPV, int Bytes, AggBuffer *aggBuffer);
 270   void bufferAggregateConstant(const Constant *CV, AggBuffer *aggBuffer);
 271
 272   void printOperandProper(const MachineOperand &MO);
 273
 274   void emitLinkageDirective(const GlobalValue *V, raw_ostream &O);
 275   void emitDeclarations(const Module &, raw_ostream &O);
 276   void emitDeclaration(const Function *, raw_ostream &O);
 277
 278   static const char *getRegisterName(unsigned RegNo);
 279   void emitDemotedVars(const Function *, raw_ostream &);
 280
 281   bool lowerImageHandleOperand(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
 282                                MCOperand &MCOp);
 283   void lowerImageHandleSymbol(unsigned Index, MCOperand &MCOp);
 284
 285   bool isLoopHeaderOfNoUnroll(const MachineBasicBlock &MBB) const;
 286
 287   LineReader *reader;
 288   LineReader *getReader(std::string);
 289
 290   // Used to control the need to emit .generic() in the initializer of
 291   // module scope variables.
 292   // Although ptx supports the hybrid mode like the following,
 293   //    .global .u32 a;
 294   //    .global .u32 b;
 295   //    .global .u32 addr[] = {a, generic(b)}
 296   // we have difficulty representing the difference in the NVVM IR.
 297   //
 298   // Since the address value should always be generic in CUDA C and always
 299   // be specific in OpenCL, we use this simple control here.
 300   //
 301   bool EmitGeneric;
 302
 303 public:
 304   NVPTXAsmPrinter(TargetMachine &TM, std::unique_ptr<MCStreamer> Streamer)
 305       : AsmPrinter(TM, std::move(Streamer)),
 306         nvptxSubtarget(TM.getSubtarget<NVPTXSubtarget>()) {
 307     CurrentBankselLabelInBasicBlock = "";
 308     reader = nullptr;
 309     EmitGeneric = (nvptxSubtarget.getDrvInterface() == NVPTX::CUDA);
 310   }
 311
 312   ~NVPTXAsmPrinter() {
 313     if (!reader)
 314       delete reader;
 315   }
 316
 317   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 318     AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 319     AsmPrinter::getAnalysisUsage(AU);
 320   }
 321
 322   bool ignoreLoc(const MachineInstr &);
 323
 324   std::string getVirtualRegisterName(unsigned) const;
 325
 326   DebugLoc prevDebugLoc;
 327   void emitLineNumberAsDotLoc(const MachineInstr &);
 328 };
 329 } // end of namespace
 330
 331 #endif