lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPCCodeEmitter.cpp - JIT Code Emitter for PowerPC32 -------*- C++ -*-=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the PowerPC 32-bit CodeEmitter and associated machinery to
  11 // JIT-compile bytecode to native PowerPC.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "PPCTargetMachine.h"
  16 #include "PPCRelocations.h"
  17 #include "PPC.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  24 #include "llvm/Support/Debug.h"
  25 using namespace llvm;
  26
  27 namespace {
  28   class PPCCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  29     TargetMachine &TM;
  30     MachineCodeEmitter &MCE;
  31
  32     // Tracks which instruction references which BasicBlock
  33     std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned*> > BBRefs;
  34     // Tracks where each BasicBlock starts
  35     std::map<MachineBasicBlock*, long> BBLocations;
  36
  37     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  38     ///
  39     int getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO);
  40
  41   public:
  42     PPCCodeEmitter(TargetMachine &T, MachineCodeEmitter &M)
  43       : TM(T), MCE(M) {}
  44
  45     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  46
  47     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  48     ///
  49     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  50
  51     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  52     ///
  53     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  54
  55     /// emitWord - write a 32-bit word to memory at the current PC
  56     ///
  57     void emitWord(unsigned w) { MCE.emitWord(w); }
  58
  59     /// getValueBit - return the particular bit of Val
  60     ///
  61     unsigned getValueBit(int64_t Val, unsigned bit) { return (Val >> bit) & 1; }
  62
  63     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  64     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  65     /// machine instructions.
  66     ///
  67     unsigned getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI);
  68   };
  69 }
  70
  71 /// addPassesToEmitMachineCode - Add passes to the specified pass manager to get
  72 /// machine code emitted.  This uses a MachineCodeEmitter object to handle
  73 /// actually outputting the machine code and resolving things like the address
  74 /// of functions.  This method should returns true if machine code emission is
  75 /// not supported.
  76 ///
  77 bool PPCTargetMachine::addPassesToEmitMachineCode(FunctionPassManager &PM,
  78                                                   MachineCodeEmitter &MCE) {
  79   // Machine code emitter pass for PowerPC
  80   PM.add(new PPCCodeEmitter(*this, MCE));
  81   // Delete machine code for this function after emitting it
  82   PM.add(createMachineCodeDeleter());
  83   return false;
  84 }
  85
  86 bool PPCCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  87   MCE.startFunction(MF);
  88   MCE.emitConstantPool(MF.getConstantPool());
  89   for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
  90     emitBasicBlock(*BB);
  91   MCE.finishFunction(MF);
  92
  93   // Resolve branches to BasicBlocks for the entire function
  94   for (unsigned i = 0, e = BBRefs.size(); i != e; ++i) {
  95     intptr_t Location = BBLocations[BBRefs[i].first];
  96     unsigned *Ref = BBRefs[i].second;
  97     DEBUG(std::cerr << "Fixup @ " << (void*)Ref << " to " << (void*)Location
  98                     << "\n");
  99     unsigned Instr = *Ref;
 100     intptr_t BranchTargetDisp = (Location - (intptr_t)Ref) >> 2;
 101
 102     switch (Instr >> 26) {
 103     default: assert(0 && "Unknown branch user!");
 104     case 18:  // This is B or BL
 105       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 24)-1)) << 2;
 106       break;
 107     case 16:  // This is BLT,BLE,BEQ,BGE,BGT,BNE, or other bcx instruction
 108       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 14)-1)) << 2;
 109       break;
 110     }
 111   }
 112   BBRefs.clear();
 113   BBLocations.clear();
 114
 115   return false;
 116 }
 117
 118 void PPCCodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 119   assert(!PICEnabled && "CodeEmitter does not support PIC!");
 120   BBLocations[&MBB] = MCE.getCurrentPCValue();
 121   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 122     MachineInstr &MI = *I;
 123     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 124     switch (MI.getOpcode()) {
 125     default:
 126       emitWord(getBinaryCodeForInstr(*I));
 127       break;
 128     case PPC::IMPLICIT_DEF_GPR:
 129     case PPC::IMPLICIT_DEF_F8:
 130     case PPC::IMPLICIT_DEF_F4:
 131       break; // pseudo opcode, no side effects
 132     case PPC::MovePCtoLR:
 133       assert(0 && "CodeEmitter does not support MovePCtoLR instruction");
 134       break;
 135     }
 136   }
 137 }
 138
 139 static unsigned enumRegToMachineReg(unsigned enumReg) {
 140   switch (enumReg) {
 141   case PPC::R0 :  case PPC::F0 :  case PPC::CR0:  return  0;
 142   case PPC::R1 :  case PPC::F1 :  case PPC::CR1:  return  1;
 143   case PPC::R2 :  case PPC::F2 :  case PPC::CR2:  return  2;
 144   case PPC::R3 :  case PPC::F3 :  case PPC::CR3:  return  3;
 145   case PPC::R4 :  case PPC::F4 :  case PPC::CR4:  return  4;
 146   case PPC::R5 :  case PPC::F5 :  case PPC::CR5:  return  5;
 147   case PPC::R6 :  case PPC::F6 :  case PPC::CR6:  return  6;
 148   case PPC::R7 :  case PPC::F7 :  case PPC::CR7:  return  7;
 149   case PPC::R8 :  case PPC::F8 :  return  8;
 150   case PPC::R9 :  case PPC::F9 :  return  9;
 151   case PPC::R10:  case PPC::F10:  return 10;
 152   case PPC::R11:  case PPC::F11:  return 11;
 153   case PPC::R12:  case PPC::F12:  return 12;
 154   case PPC::R13:  case PPC::F13:  return 13;
 155   case PPC::R14:  case PPC::F14:  return 14;
 156   case PPC::R15:  case PPC::F15:  return 15;
 157   case PPC::R16:  case PPC::F16:  return 16;
 158   case PPC::R17:  case PPC::F17:  return 17;
 159   case PPC::R18:  case PPC::F18:  return 18;
 160   case PPC::R19:  case PPC::F19:  return 19;
 161   case PPC::R20:  case PPC::F20:  return 20;
 162   case PPC::R21:  case PPC::F21:  return 21;
 163   case PPC::R22:  case PPC::F22:  return 22;
 164   case PPC::R23:  case PPC::F23:  return 23;
 165   case PPC::R24:  case PPC::F24:  return 24;
 166   case PPC::R25:  case PPC::F25:  return 25;
 167   case PPC::R26:  case PPC::F26:  return 26;
 168   case PPC::R27:  case PPC::F27:  return 27;
 169   case PPC::R28:  case PPC::F28:  return 28;
 170   case PPC::R29:  case PPC::F29:  return 29;
 171   case PPC::R30:  case PPC::F30:  return 30;
 172   case PPC::R31:  case PPC::F31:  return 31;
 173   default:
 174     std::cerr << "Unhandled reg in enumRegToRealReg!\n";
 175     abort();
 176   }
 177 }
 178
 179 int PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO) {
 180
 181   int rv = 0; // Return value; defaults to 0 for unhandled cases
 182                   // or things that get fixed up later by the JIT.
 183   if (MO.isRegister()) {
 184     rv = enumRegToMachineReg(MO.getReg());
 185
 186     // Special encoding for MTCRF and MFOCRF, which uses a bit mask for the
 187     // register, not the register number directly.
 188     if ((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 189         (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7)) {
 190       rv = 0x80 >> rv;
 191     }
 192   } else if (MO.isImmediate()) {
 193     rv = MO.getImmedValue();
 194   } else if (MO.isGlobalAddress() || MO.isExternalSymbol()) {
 195     bool isExternal = MO.isExternalSymbol() ||
 196                       MO.getGlobal()->hasWeakLinkage() ||
 197                       MO.getGlobal()->isExternal();
 198     unsigned Reloc = 0;
 199     if (MI.getOpcode() == PPC::CALLpcrel)
 200       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 201     else {
 202       switch (MI.getOpcode()) {
 203       default: MI.dump(); assert(0 && "Unknown instruction for relocation!");
 204       case PPC::LIS:
 205         if (isExternal)
 206           Reloc = PPC::reloc_absolute_ptr_high;   // Pointer to stub
 207         else
 208           Reloc = PPC::reloc_absolute_high;       // Pointer to symbol
 209         break;
 210       case PPC::LA:
 211         assert(!isExternal && "Something in the ISEL changed\n");
 212         Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 213         break;
 214       case PPC::LBZ:
 215       case PPC::LHA:
 216       case PPC::LHZ:
 217       case PPC::LWZ:
 218       case PPC::LFS:
 219       case PPC::LFD:
 220       case PPC::STB:
 221       case PPC::STH:
 222       case PPC::STW:
 223       case PPC::STFS:
 224       case PPC::STFD:
 225         if (isExternal)
 226           Reloc = PPC::reloc_absolute_ptr_low;
 227         else
 228           Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 229         break;
 230       }
 231     }
 232     if (MO.isGlobalAddress())
 233       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 234                                           Reloc, MO.getGlobal(), 0));
 235     else
 236       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 237                                           Reloc, MO.getSymbolName(), 0));
 238   } else if (MO.isMachineBasicBlock()) {
 239     unsigned* CurrPC = (unsigned*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 240     BBRefs.push_back(std::make_pair(MO.getMachineBasicBlock(), CurrPC));
 241   } else if (MO.isConstantPoolIndex()) {
 242     unsigned index = MO.getConstantPoolIndex();
 243     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 244     rv = MCE.getConstantPoolEntryAddress(index);
 245     if (Opcode == PPC::LIS) {
 246       // lis wants hi16(addr)
 247       if ((short)rv < 0) rv += 1 << 16;
 248       rv >>= 16;
 249     } else if (Opcode == PPC::LWZ || Opcode == PPC::LA ||
 250                Opcode == PPC::LFS || Opcode == PPC::LFD) {
 251       // These load opcodes want lo16(addr)
 252       rv &= 0xffff;
 253     } else {
 254       assert(0 && "Unknown constant pool using instruction!");
 255     }
 256   } else {
 257     std::cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 258     abort();
 259   }
 260
 261   return rv;
 262 }
 263
 264 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"
 265