lib/Target/X86/X86RegisterInfo.cpp

   1 //===- X86RegisterInfo.cpp - X86 Register Information -----------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 // This file contains the X86 implementation of the MRegisterInfo class.  This
   4 // file is responsible for the frame pointer elimination optimization on X86.
   5 //
   6 //===----------------------------------------------------------------------===//
   7
   8 #include "X86.h"
   9 #include "X86RegisterInfo.h"
  10 #include "X86InstrBuilder.h"
  11 #include "llvm/Constants.h"
  12 #include "llvm/Type.h"
  13 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  14 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  16 #include "Support/CommandLine.h"
  17
  18 namespace {
  19   cl::opt<bool>
  20   NoFPElim("no-fp-elim",
  21            cl::desc("Disable frame pointer elimination optimization"));
  22 }
  23
  24 static unsigned getIdx(const TargetRegisterClass *RC) {
  25   switch (RC->getSize()) {
  26   default: assert(0 && "Invalid data size!");
  27   case 1:  return 0;
  28   case 2:  return 1;
  29   case 4:  return 2;
  30   case 10: return 3;
  31   }
  32 }
  33
  34 void X86RegisterInfo::storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  35                                           MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  36                                           unsigned SrcReg, int FrameIdx,
  37                                           const TargetRegisterClass *RC) const {
  38   static const unsigned Opcode[] =
  39     { X86::MOVrm8, X86::MOVrm16, X86::MOVrm32, X86::FSTPr80 };
  40   MachineInstr *MI = addFrameReference(BuildMI(Opcode[getIdx(RC)], 5),
  41                                        FrameIdx).addReg(SrcReg);
  42   MBBI = MBB.insert(MBBI, MI)+1;
  43 }
  44
  45 void X86RegisterInfo::loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  46                                            MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  47                                            unsigned DestReg, int FrameIdx,
  48                                            const TargetRegisterClass *RC) const{
  49   static const unsigned Opcode[] =
  50     { X86::MOVmr8, X86::MOVmr16, X86::MOVmr32, X86::FLDr80 };
  51   MachineInstr *MI = addFrameReference(BuildMI(Opcode[getIdx(RC)], 4, DestReg),
  52                                        FrameIdx);
  53   MBBI = MBB.insert(MBBI, MI)+1;
  54 }
  55
  56 void X86RegisterInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
  57                                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  58                                    unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
  59                                    const TargetRegisterClass *RC) const {
  60   static const unsigned Opcode[] =
  61     { X86::MOVrr8, X86::MOVrr16, X86::MOVrr32, X86::FpMOV };
  62   MachineInstr *MI = BuildMI(Opcode[getIdx(RC)],1,DestReg).addReg(SrcReg);
  63   MBBI = MBB.insert(MBBI, MI)+1;
  64 }
  65
  66 const unsigned* X86RegisterInfo::getCalleeSaveRegs() const {
  67   static const unsigned CalleeSaveRegs[] = {
  68     X86::ESI, X86::EDI, X86::EBX, X86::EBP, 0
  69   };
  70   return CalleeSaveRegs;
  71 }
  72
  73
  74 //===----------------------------------------------------------------------===//
  75 // Stack Frame Processing methods
  76 //===----------------------------------------------------------------------===//
  77
  78 // hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
  79 // pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas or
  80 // if frame pointer elimination is disabled.
  81 //
  82 static bool hasFP(MachineFunction &MF) {
  83   return NoFPElim || MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
  84 }
  85
  86 // hasSPAdjust - Return true if this function has ESP adjustment instructions in
  87 // the prolog and epilog which allocate local stack space.  This is neccesary
  88 // because we elide these instructions if there are no function calls in the
  89 // current function (ie, this is a leaf function).  In this case, we can refer
  90 // beyond the stack pointer because we know that nothing will trample on that
  91 // part of the stack.
  92 //
  93 static bool hasSPAdjust(MachineFunction &MF) {
  94   assert(!hasFP(MF) && "Can only eliminate SP adjustment if no frame-pointer!");
  95   return MF.getFrameInfo()->hasCalls();
  96 }
  97
  98 void X86RegisterInfo::eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF,
  99                                                     MachineBasicBlock &MBB,
 100                                          MachineBasicBlock::iterator &I) const {
 101   MachineInstr *New = 0, *Old = *I;;
 102   if (hasFP(MF)) {
 103     // If we have a frame pointer, turn the adjcallstackup instruction into a
 104     // 'sub ESP, <amt>' and the adjcallstackdown instruction into 'add ESP,
 105     // <amt>'
 106     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImmedValue();
 107     if (Amount != 0) {
 108       if (Old->getOpcode() == X86::ADJCALLSTACKDOWN) {
 109         New=BuildMI(X86::SUBri32, 2, X86::ESP).addReg(X86::ESP).addZImm(Amount);
 110       } else {
 111         assert(Old->getOpcode() == X86::ADJCALLSTACKUP);
 112         New=BuildMI(X86::ADDri32, 2, X86::ESP).addReg(X86::ESP).addZImm(Amount);
 113       }
 114     }
 115   }
 116
 117   if (New)
 118     *I = New;        // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 119   else
 120     I = MBB.erase(I);// Just delete the pseudo instruction...
 121   delete Old;
 122 }
 123
 124 void X86RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineFunction &MF,
 125                                         MachineBasicBlock::iterator &II) const {
 126   unsigned i = 0;
 127   MachineInstr &MI = **II;
 128   while (!MI.getOperand(i).isFrameIndex()) {
 129     ++i;
 130     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 131   }
 132
 133   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getFrameIndex();
 134
 135   // This must be part of a four operand memory reference.  Replace the
 136   // FrameIndex with base register with EBP.  Add add an offset to the offset.
 137   MI.SetMachineOperandReg(i, hasFP(MF) ? X86::EBP : X86::ESP);
 138
 139   // Now add the frame object offset to the offset from EBP.
 140   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 141                MI.getOperand(i+3).getImmedValue();
 142
 143   if (!hasFP(MF) && hasSPAdjust(MF)) {
 144     const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 145     Offset += MFI->getStackSize() + MFI->getMaxCallFrameSize();
 146   }
 147
 148   MI.SetMachineOperandConst(i+3, MachineOperand::MO_SignExtendedImmed, Offset);
 149 }
 150
 151 void X86RegisterInfo::processFunctionBeforeFrameFinalized(MachineFunction &MF)
 152   const {
 153   if (hasFP(MF)) {
 154     // Create a frame entry for the EBP register that must be saved.
 155     int FrameIdx = MF.getFrameInfo()->CreateStackObject(4, 4);
 156     assert(FrameIdx == MF.getFrameInfo()->getObjectIndexEnd()-1 &&
 157            "Slot for EBP register must be last in order to be found!");
 158   }
 159 }
 160
 161 void X86RegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 162   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();   // Prolog goes in entry BB
 163   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 164   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 165   MachineInstr *MI;
 166
 167   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo
 168   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 169   if (hasFP(MF)) {
 170     // Get the offset of the stack slot for the EBP register... which is
 171     // guaranteed to be the last slot by processFunctionBeforeFrameFinalized.
 172     int EBPOffset = MFI->getObjectOffset(MFI->getObjectIndexEnd()-1);
 173
 174     MI = addRegOffset(BuildMI(X86::MOVrm32, 5),    // mov [ESP-<offset>], EBP
 175                       X86::ESP, EBPOffset).addReg(X86::EBP);
 176     MBBI = MBB.insert(MBBI, MI)+1;
 177
 178     MI = BuildMI(X86::MOVrr32, 2, X86::EBP).addReg(X86::ESP);
 179     MBBI = MBB.insert(MBBI, MI)+1;
 180   } else {
 181     // If we don't have a frame pointer, and the function contains no call sites
 182     // (it's a leaf function), we don't have to emit ANY stack adjustment
 183     // instructions at all, we can just refer to the area beyond the stack
 184     // pointer.  This can be important for small functions.
 185     //
 186     if (!hasSPAdjust(MF)) return;
 187
 188     // When we have no frame pointer, we reserve argument space for call sites
 189     // in the function immediately on entry to the current function.  This
 190     // eliminates the need for add/sub ESP brackets around call sites.
 191     //
 192     NumBytes += MFI->getMaxCallFrameSize();
 193   }
 194
 195   if (NumBytes) {
 196     // adjust stack pointer: ESP -= numbytes
 197     MI  = BuildMI(X86::SUBri32, 2, X86::ESP).addReg(X86::ESP).addZImm(NumBytes);
 198     MBBI = 1+MBB.insert(MBBI, MI);
 199   }
 200 }
 201
 202 void X86RegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 203                                    MachineBasicBlock &MBB) const {
 204   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 205   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.end()-1;
 206   MachineInstr *MI;
 207   assert((*MBBI)->getOpcode() == X86::RET &&
 208          "Can only insert epilog into returning blocks");
 209
 210   if (hasFP(MF)) {
 211     // Get the offset of the stack slot for the EBP register... which is
 212     // guaranteed to be the last slot by processFunctionBeforeFrameFinalized.
 213     int EBPOffset = MFI->getObjectOffset(MFI->getObjectIndexEnd()-1);
 214
 215     // mov ESP, EBP
 216     MI = BuildMI(X86::MOVrr32, 1,X86::ESP).addReg(X86::EBP);
 217     MBBI = 1+MBB.insert(MBBI, MI);
 218
 219     // mov EBP, [ESP-<offset>]
 220     MI = addRegOffset(BuildMI(X86::MOVmr32, 5, X86::EBP), X86::ESP, EBPOffset);
 221     MBBI = 1+MBB.insert(MBBI, MI);
 222   } else {
 223     if (!hasSPAdjust(MF)) return;
 224
 225     // Get the number of bytes allocated from the FrameInfo...
 226     unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 227     NumBytes += MFI->getMaxCallFrameSize();
 228
 229     if (NumBytes) {    // adjust stack pointer back: ESP += numbytes
 230       MI =BuildMI(X86::ADDri32, 2, X86::ESP).addReg(X86::ESP).addZImm(NumBytes);
 231       MBBI = 1+MBB.insert(MBBI, MI);
 232     }
 233   }
 234 }
 235
 236
 237 //===----------------------------------------------------------------------===//
 238 // Register Class Implementation Code
 239 //===----------------------------------------------------------------------===//
 240
 241 //===----------------------------------------------------------------------===//
 242 //   8 Bit Integer Registers
 243 //
 244 namespace {
 245   const unsigned ByteRegClassRegs[] = {
 246     X86::AL, X86::CL, X86::DL, X86::BL, X86::AH, X86::CH, X86::DH, X86::BH,
 247   };
 248
 249   TargetRegisterClass X86ByteRegisterClassInstance(1, 1, ByteRegClassRegs,
 250  ByteRegClassRegs+sizeof(ByteRegClassRegs)/sizeof(ByteRegClassRegs[0]));
 251
 252 //===----------------------------------------------------------------------===//
 253 //   16 Bit Integer Registers
 254 //
 255   const unsigned ShortRegClassRegs[] = {
 256     X86::AX, X86::CX, X86::DX, X86::BX, X86::SI, X86::DI, X86::BP, X86::SP
 257   };
 258
 259   struct R16CL : public TargetRegisterClass {
 260     R16CL():TargetRegisterClass(2, 2, ShortRegClassRegs, ShortRegClassRegs+8) {}
 261     iterator allocation_order_end(MachineFunction &MF)   const {
 262       if (hasFP(MF))     // Does the function dedicate EBP to being a frame ptr?
 263         return end()-2;  // Don't allocate SP or BP
 264       else
 265         return end()-1;  // Don't allocate SP
 266     }
 267   } X86ShortRegisterClassInstance;
 268
 269 //===----------------------------------------------------------------------===//
 270 //   32 Bit Integer Registers
 271 //
 272   const unsigned IntRegClassRegs[] = {
 273     X86::EAX, X86::ECX, X86::EDX, X86::EBX,
 274     X86::ESI, X86::EDI, X86::EBP, X86::ESP
 275   };
 276
 277   struct R32CL : public TargetRegisterClass {
 278     R32CL() : TargetRegisterClass(4, 4, IntRegClassRegs, IntRegClassRegs+8) {}
 279     iterator allocation_order_end(MachineFunction &MF)   const {
 280       if (hasFP(MF))     // Does the function dedicate EBP to being a frame ptr?
 281         return end()-2;  // Don't allocate ESP or EBP
 282       else
 283         return end()-1;  // Don't allocate ESP
 284     }
 285   } X86IntRegisterClassInstance;
 286
 287 //===----------------------------------------------------------------------===//
 288 //   Pseudo Floating Point Registers
 289 //
 290   const unsigned PFPRegClassRegs[] = {
 291 #define PFP(ENUM, NAME, FLAGS, TSFLAGS, ALIAS_SET) X86::ENUM,
 292 #include "X86RegisterInfo.def"
 293   };
 294
 295   TargetRegisterClass X86FPRegisterClassInstance(10, 4, PFPRegClassRegs,
 296       PFPRegClassRegs+sizeof(PFPRegClassRegs)/sizeof(PFPRegClassRegs[0]));
 297
 298 //===----------------------------------------------------------------------===//
 299 // Register class array...
 300 //
 301   const TargetRegisterClass * const X86RegClasses[] = {
 302     &X86ByteRegisterClassInstance,
 303     &X86ShortRegisterClassInstance,
 304     &X86IntRegisterClassInstance,
 305     &X86FPRegisterClassInstance,
 306   };
 307 }
 308
 309
 310 // Create static lists to contain register alias sets...
 311 #define ALIASLIST(NAME, ...) \
 312   static const unsigned NAME[] = { __VA_ARGS__ };
 313 #include "X86RegisterInfo.def"
 314
 315
 316 // X86Regs - Turn the X86RegisterInfo.def file into a bunch of register
 317 // descriptors
 318 //
 319 static const MRegisterDesc X86Regs[] = {
 320 #define R(ENUM, NAME, FLAGS, TSFLAGS, ALIAS_SET) \
 321          { NAME, ALIAS_SET, FLAGS, TSFLAGS },
 322 #include "X86RegisterInfo.def"
 323 };
 324
 325 X86RegisterInfo::X86RegisterInfo()
 326   : MRegisterInfo(X86Regs, sizeof(X86Regs)/sizeof(X86Regs[0]),
 327                   X86RegClasses,
 328                   X86RegClasses+sizeof(X86RegClasses)/sizeof(X86RegClasses[0]),
 329                   X86::ADJCALLSTACKDOWN, X86::ADJCALLSTACKUP) {
 330 }
 331
 332
 333
 334 const TargetRegisterClass*
 335 X86RegisterInfo::getRegClassForType(const Type* Ty) const {
 336   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 337   case Type::LongTyID:
 338   case Type::ULongTyID: assert(0 && "Long values can't fit in registers!");
 339   default:              assert(0 && "Invalid type to getClass!");
 340   case Type::BoolTyID:
 341   case Type::SByteTyID:
 342   case Type::UByteTyID:   return &X86ByteRegisterClassInstance;
 343   case Type::ShortTyID:
 344   case Type::UShortTyID:  return &X86ShortRegisterClassInstance;
 345   case Type::IntTyID:
 346   case Type::UIntTyID:
 347   case Type::PointerTyID: return &X86IntRegisterClassInstance;
 348
 349   case Type::FloatTyID:
 350   case Type::DoubleTyID: return &X86FPRegisterClassInstance;
 351   }
 352 }