lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPC32CodeEmitter.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 "PPC32TargetMachine.h"
  16 #include "PPC32Relocations.h"
  17 #include "PowerPC.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  23 #include "llvm/Support/Debug.h"
  24 using namespace llvm;
  25
  26 namespace {
  27   class PPC32CodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  28     TargetMachine &TM;
  29     MachineCodeEmitter &MCE;
  30
  31     // Tracks which instruction references which BasicBlock
  32     std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned*> > BBRefs;
  33     // Tracks where each BasicBlock starts
  34     std::map<MachineBasicBlock*, long> BBLocations;
  35
  36     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  37     ///
  38     int getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO);
  39
  40   public:
  41     PPC32CodeEmitter(TargetMachine &T, MachineCodeEmitter &M)
  42       : TM(T), MCE(M) {}
  43
  44     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  45
  46     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  47     ///
  48     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  49
  50     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  51     ///
  52     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  53
  54     /// emitWord - write a 32-bit word to memory at the current PC
  55     ///
  56     void emitWord(unsigned w) { MCE.emitWord(w); }
  57
  58     /// getValueBit - return the particular bit of Val
  59     ///
  60     unsigned getValueBit(int64_t Val, unsigned bit) { return (Val >> bit) & 1; }
  61
  62     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  63     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  64     /// machine instructions.
  65     ///
  66     unsigned getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI);
  67   };
  68 }
  69
  70 /// addPassesToEmitMachineCode - Add passes to the specified pass manager to get
  71 /// machine code emitted.  This uses a MachineCodeEmitter object to handle
  72 /// actually outputting the machine code and resolving things like the address
  73 /// of functions.  This method should returns true if machine code emission is
  74 /// not supported.
  75 ///
  76 bool PPC32TargetMachine::addPassesToEmitMachineCode(FunctionPassManager &PM,
  77                                                     MachineCodeEmitter &MCE) {
  78   // Machine code emitter pass for PowerPC
  79   PM.add(new PPC32CodeEmitter(*this, MCE));
  80   // Delete machine code for this function after emitting it
  81   PM.add(createMachineCodeDeleter());
  82   return false;
  83 }
  84
  85 bool PPC32CodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  86   MCE.startFunction(MF);
  87   MCE.emitConstantPool(MF.getConstantPool());
  88   for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
  89     emitBasicBlock(*BB);
  90   MCE.finishFunction(MF);
  91
  92   // Resolve branches to BasicBlocks for the entire function
  93   for (unsigned i = 0, e = BBRefs.size(); i != e; ++i) {
  94     intptr_t Location = BBLocations[BBRefs[i].first];
  95     unsigned *Ref = BBRefs[i].second;
  96     DEBUG(std::cerr << "Fixup @ " << (void*)Ref << " to " << (void*)Location
  97                     << "\n");
  98     unsigned Instr = *Ref;
  99     intptr_t BranchTargetDisp = (Location - (intptr_t)Ref) >> 2;
 100
 101     switch (Instr >> 26) {
 102     default: assert(0 && "Unknown branch user!");
 103     case 18:  // This is B or BL
 104       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 24)-1)) << 2;
 105       break;
 106     case 16:  // This is BLT,BLE,BEQ,BGE,BGT,BNE, or other bcx instruction
 107       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 14)-1)) << 2;
 108       break;
 109     }
 110   }
 111   BBRefs.clear();
 112   BBLocations.clear();
 113
 114   return false;
 115 }
 116
 117 void PPC32CodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 118   assert(!PICEnabled && "CodeEmitter does not support PIC!");
 119   BBLocations[&MBB] = MCE.getCurrentPCValue();
 120   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 121     MachineInstr &MI = *I;
 122     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 123     switch (MI.getOpcode()) {
 124     default:
 125       emitWord(getBinaryCodeForInstr(*I));
 126       break;
 127     case PPC::IMPLICIT_DEF_GPR:
 128     case PPC::IMPLICIT_DEF_FP:
 129       break; // pseudo opcode, no side effects
 130     case PPC::MovePCtoLR:
 131       assert(0 && "CodeEmitter does not support MovePCtoLR instruction");
 132       break;
 133     }
 134   }
 135 }
 136
 137 static unsigned enumRegToMachineReg(unsigned enumReg) {
 138   switch (enumReg) {
 139   case PPC::R0 :  case PPC::F0 :  case PPC::CR0:  return  0;
 140   case PPC::R1 :  case PPC::F1 :  case PPC::CR1:  return  1;
 141   case PPC::R2 :  case PPC::F2 :  case PPC::CR2:  return  2;
 142   case PPC::R3 :  case PPC::F3 :  case PPC::CR3:  return  3;
 143   case PPC::R4 :  case PPC::F4 :  case PPC::CR4:  return  4;
 144   case PPC::R5 :  case PPC::F5 :  case PPC::CR5:  return  5;
 145   case PPC::R6 :  case PPC::F6 :  case PPC::CR6:  return  6;
 146   case PPC::R7 :  case PPC::F7 :  case PPC::CR7:  return  7;
 147   case PPC::R8 :  case PPC::F8 :  return  8;
 148   case PPC::R9 :  case PPC::F9 :  return  9;
 149   case PPC::R10:  case PPC::F10:  return 10;
 150   case PPC::R11:  case PPC::F11:  return 11;
 151   case PPC::R12:  case PPC::F12:  return 12;
 152   case PPC::R13:  case PPC::F13:  return 13;
 153   case PPC::R14:  case PPC::F14:  return 14;
 154   case PPC::R15:  case PPC::F15:  return 15;
 155   case PPC::R16:  case PPC::F16:  return 16;
 156   case PPC::R17:  case PPC::F17:  return 17;
 157   case PPC::R18:  case PPC::F18:  return 18;
 158   case PPC::R19:  case PPC::F19:  return 19;
 159   case PPC::R20:  case PPC::F20:  return 20;
 160   case PPC::R21:  case PPC::F21:  return 21;
 161   case PPC::R22:  case PPC::F22:  return 22;
 162   case PPC::R23:  case PPC::F23:  return 23;
 163   case PPC::R24:  case PPC::F24:  return 24;
 164   case PPC::R25:  case PPC::F25:  return 25;
 165   case PPC::R26:  case PPC::F26:  return 26;
 166   case PPC::R27:  case PPC::F27:  return 27;
 167   case PPC::R28:  case PPC::F28:  return 28;
 168   case PPC::R29:  case PPC::F29:  return 29;
 169   case PPC::R30:  case PPC::F30:  return 30;
 170   case PPC::R31:  case PPC::F31:  return 31;
 171   default:
 172     std::cerr << "Unhandled reg in enumRegToRealReg!\n";
 173     abort();
 174   }
 175 }
 176
 177 int PPC32CodeEmitter::getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO) {
 178
 179   int rv = 0; // Return value; defaults to 0 for unhandled cases
 180                   // or things that get fixed up later by the JIT.
 181   if (MO.isRegister()) {
 182     rv = enumRegToMachineReg(MO.getReg());
 183
 184     // Special encoding for MTCRF and MFOCRF, which uses a bit mask for the
 185     // register, not the register number directly.
 186     if ((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 187         (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7)) {
 188       rv = 0x80 >> rv;
 189     }
 190   } else if (MO.isImmediate()) {
 191     rv = MO.getImmedValue();
 192   } else if (MO.isGlobalAddress() || MO.isExternalSymbol()) {
 193     bool isExternal = MO.isExternalSymbol() ||
 194                       MO.getGlobal()->hasWeakLinkage() ||
 195                       MO.getGlobal()->isExternal();
 196     unsigned Reloc = 0;
 197     if (MI.getOpcode() == PPC::CALLpcrel)
 198       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 199     else {
 200       switch (MI.getOpcode()) {
 201       default: MI.dump(); assert(0 && "Unknown instruction for relocation!");
 202       case PPC::LIS:
 203         if (isExternal)
 204           Reloc = PPC::reloc_absolute_ptr_high;   // Pointer to stub
 205         else
 206           Reloc = PPC::reloc_absolute_high;       // Pointer to symbol
 207         break;
 208       case PPC::LA:
 209         assert(!isExternal && "Something in the ISEL changed\n");
 210         Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 211         break;
 212       case PPC::LBZ:
 213       case PPC::LHA:
 214       case PPC::LHZ:
 215       case PPC::LWZ:
 216       case PPC::LFS:
 217       case PPC::LFD:
 218       case PPC::STB:
 219       case PPC::STH:
 220       case PPC::STW:
 221       case PPC::STFS:
 222       case PPC::STFD:
 223         if (isExternal)
 224           Reloc = PPC::reloc_absolute_ptr_low;
 225         else
 226           Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 227         break;
 228       }
 229     }
 230     if (MO.isGlobalAddress())
 231       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 232                                           Reloc, MO.getGlobal(), 0));
 233     else
 234       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 235                                           Reloc, MO.getSymbolName(), 0));
 236   } else if (MO.isMachineBasicBlock()) {
 237     unsigned* CurrPC = (unsigned*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 238     BBRefs.push_back(std::make_pair(MO.getMachineBasicBlock(), CurrPC));
 239   } else if (MO.isConstantPoolIndex()) {
 240     unsigned index = MO.getConstantPoolIndex();
 241     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 242     rv = MCE.getConstantPoolEntryAddress(index);
 243     if (Opcode == PPC::LIS) {
 244       // lis wants hi16(addr)
 245       if ((short)rv < 0) rv += 1 << 16;
 246       rv >>= 16;
 247     } else if (Opcode == PPC::LWZ || Opcode == PPC::LA ||
 248                Opcode == PPC::LFS || Opcode == PPC::LFD) {
 249       // These load opcodes want lo16(addr)
 250       rv &= 0xffff;
 251     } else {
 252       assert(0 && "Unknown constant pool using instruction!");
 253     }
 254   } else {
 255     std::cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 256     abort();
 257   }
 258
 259   return rv;
 260 }
 261
 262 #include "PPC32GenCodeEmitter.inc"
 263