4ba3df11764dedc1749b43ed39f9129f34476775
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / AsmMatcherEmitter.cpp
1 //===- AsmMatcherEmitter.cpp - Generate an assembly matcher ---------------===//
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 tablegen backend emits a target specifier matcher for converting parsed
11 // assembly operands in the MCInst structures.
12 //
13 // The input to the target specific matcher is a list of literal tokens and
14 // operands. The target specific parser should generally eliminate any syntax
15 // which is not relevant for matching; for example, comma tokens should have
16 // already been consumed and eliminated by the parser. Most instructions will
17 // end up with a single literal token (the instruction name) and some number of
18 // operands.
19 //
20 // Some example inputs, for X86:
21 //   'addl' (immediate ...) (register ...)
22 //   'add' (immediate ...) (memory ...)
23 //   'call' '*' %epc 
24 //
25 // The assembly matcher is responsible for converting this input into a precise
26 // machine instruction (i.e., an instruction with a well defined encoding). This
27 // mapping has several properties which complicate matching:
28 //
29 //  - It may be ambiguous; many architectures can legally encode particular
30 //    variants of an instruction in different ways (for example, using a smaller
31 //    encoding for small immediates). Such ambiguities should never be
32 //    arbitrarily resolved by the assembler, the assembler is always responsible
33 //    for choosing the "best" available instruction.
34 //
35 //  - It may depend on the subtarget or the assembler context. Instructions
36 //    which are invalid for the current mode, but otherwise unambiguous (e.g.,
37 //    an SSE instruction in a file being assembled for i486) should be accepted
38 //    and rejected by the assembler front end. However, if the proper encoding
39 //    for an instruction is dependent on the assembler context then the matcher
40 //    is responsible for selecting the correct machine instruction for the
41 //    current mode.
42 //
43 // The core matching algorithm attempts to exploit the regularity in most
44 // instruction sets to quickly determine the set of possibly matching
45 // instructions, and the simplify the generated code. Additionally, this helps
46 // to ensure that the ambiguities are intentionally resolved by the user.
47 //
48 // The matching is divided into two distinct phases:
49 //
50 //   1. Classification: Each operand is mapped to the unique set which (a)
51 //      contains it, and (b) is the largest such subset for which a single
52 //      instruction could match all members.
53 //
54 //      For register classes, we can generate these subgroups automatically. For
55 //      arbitrary operands, we expect the user to define the classes and their
56 //      relations to one another (for example, 8-bit signed immediates as a
57 //      subset of 32-bit immediates).
58 //
59 //      By partitioning the operands in this way, we guarantee that for any
60 //      tuple of classes, any single instruction must match either all or none
61 //      of the sets of operands which could classify to that tuple.
62 //
63 //      In addition, the subset relation amongst classes induces a partial order
64 //      on such tuples, which we use to resolve ambiguities.
65 //
66 //      FIXME: What do we do if a crazy case shows up where this is the wrong
67 //      resolution?
68 //
69 //   2. The input can now be treated as a tuple of classes (static tokens are
70 //      simple singleton sets). Each such tuple should generally map to a single
71 //      instruction (we currently ignore cases where this isn't true, whee!!!),
72 //      which we can emit a simple matcher for.
73 //
74 //===----------------------------------------------------------------------===//
75
76 #include "AsmMatcherEmitter.h"
77 #include "CodeGenTarget.h"
78 #include "Record.h"
79 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
80 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
81 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
82 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
83 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
84 #include "llvm/Support/Debug.h"
85 #include <list>
86 #include <map>
87 #include <set>
88 using namespace llvm;
89
90 static cl::opt<std::string>
91 MatchPrefix("match-prefix", cl::init(""),
92             cl::desc("Only match instructions with the given prefix"));
93
94 /// FlattenVariants - Flatten an .td file assembly string by selecting the
95 /// variant at index \arg N.
96 static std::string FlattenVariants(const std::string &AsmString,
97                                    unsigned N) {
98   StringRef Cur = AsmString;
99   std::string Res = "";
100   
101   for (;;) {
102     // Find the start of the next variant string.
103     size_t VariantsStart = 0;
104     for (size_t e = Cur.size(); VariantsStart != e; ++VariantsStart)
105       if (Cur[VariantsStart] == '{' && 
106           (VariantsStart == 0 || (Cur[VariantsStart-1] != '$' &&
107                                   Cur[VariantsStart-1] != '\\')))
108         break;
109
110     // Add the prefix to the result.
111     Res += Cur.slice(0, VariantsStart);
112     if (VariantsStart == Cur.size())
113       break;
114
115     ++VariantsStart; // Skip the '{'.
116
117     // Scan to the end of the variants string.
118     size_t VariantsEnd = VariantsStart;
119     unsigned NestedBraces = 1;
120     for (size_t e = Cur.size(); VariantsEnd != e; ++VariantsEnd) {
121       if (Cur[VariantsEnd] == '}' && Cur[VariantsEnd-1] != '\\') {
122         if (--NestedBraces == 0)
123           break;
124       } else if (Cur[VariantsEnd] == '{')
125         ++NestedBraces;
126     }
127
128     // Select the Nth variant (or empty).
129     StringRef Selection = Cur.slice(VariantsStart, VariantsEnd);
130     for (unsigned i = 0; i != N; ++i)
131       Selection = Selection.split('|').second;
132     Res += Selection.split('|').first;
133
134     assert(VariantsEnd != Cur.size() && 
135            "Unterminated variants in assembly string!");
136     Cur = Cur.substr(VariantsEnd + 1);
137   } 
138
139   return Res;
140 }
141
142 /// TokenizeAsmString - Tokenize a simplified assembly string.
143 static void TokenizeAsmString(StringRef AsmString, 
144                               SmallVectorImpl<StringRef> &Tokens) {
145   unsigned Prev = 0;
146   bool InTok = true;
147   for (unsigned i = 0, e = AsmString.size(); i != e; ++i) {
148     switch (AsmString[i]) {
149     case '[':
150     case ']':
151     case '*':
152     case '!':
153     case ' ':
154     case '\t':
155     case ',':
156       if (InTok) {
157         Tokens.push_back(AsmString.slice(Prev, i));
158         InTok = false;
159       }
160       if (!isspace(AsmString[i]) && AsmString[i] != ',')
161         Tokens.push_back(AsmString.substr(i, 1));
162       Prev = i + 1;
163       break;
164       
165     case '\\':
166       if (InTok) {
167         Tokens.push_back(AsmString.slice(Prev, i));
168         InTok = false;
169       }
170       ++i;
171       assert(i != AsmString.size() && "Invalid quoted character");
172       Tokens.push_back(AsmString.substr(i, 1));
173       Prev = i + 1;
174       break;
175
176     case '$': {
177       // If this isn't "${", treat like a normal token.
178       if (i + 1 == AsmString.size() || AsmString[i + 1] != '{') {
179         if (InTok) {
180           Tokens.push_back(AsmString.slice(Prev, i));
181           InTok = false;
182         }
183         Prev = i;
184         break;
185       }
186
187       if (InTok) {
188         Tokens.push_back(AsmString.slice(Prev, i));
189         InTok = false;
190       }
191
192       StringRef::iterator End =
193         std::find(AsmString.begin() + i, AsmString.end(), '}');
194       assert(End != AsmString.end() && "Missing brace in operand reference!");
195       size_t EndPos = End - AsmString.begin();
196       Tokens.push_back(AsmString.slice(i, EndPos+1));
197       Prev = EndPos + 1;
198       i = EndPos;
199       break;
200     }
201
202     default:
203       InTok = true;
204     }
205   }
206   if (InTok && Prev != AsmString.size())
207     Tokens.push_back(AsmString.substr(Prev));
208 }
209
210 static bool IsAssemblerInstruction(StringRef Name,
211                                    const CodeGenInstruction &CGI, 
212                                    const SmallVectorImpl<StringRef> &Tokens) {
213   // Ignore "codegen only" instructions.
214   if (CGI.TheDef->getValueAsBit("isCodeGenOnly"))
215     return false;
216
217   // Ignore pseudo ops.
218   //
219   // FIXME: This is a hack; can we convert these instructions to set the
220   // "codegen only" bit instead?
221   if (const RecordVal *Form = CGI.TheDef->getValue("Form"))
222     if (Form->getValue()->getAsString() == "Pseudo")
223       return false;
224
225   // Ignore "Int_*" and "*_Int" instructions, which are internal aliases.
226   //
227   // FIXME: This is a total hack.
228   if (StringRef(Name).startswith("Int_") || StringRef(Name).endswith("_Int"))
229     return false;
230
231   // Ignore instructions with no .s string.
232   //
233   // FIXME: What are these?
234   if (CGI.AsmString.empty())
235     return false;
236
237   // FIXME: Hack; ignore any instructions with a newline in them.
238   if (std::find(CGI.AsmString.begin(), 
239                 CGI.AsmString.end(), '\n') != CGI.AsmString.end())
240     return false;
241   
242   // Ignore instructions with attributes, these are always fake instructions for
243   // simplifying codegen.
244   //
245   // FIXME: Is this true?
246   //
247   // Also, check for instructions which reference the operand multiple times;
248   // this implies a constraint we would not honor.
249   std::set<std::string> OperandNames;
250   for (unsigned i = 1, e = Tokens.size(); i < e; ++i) {
251     if (Tokens[i][0] == '$' && 
252         std::find(Tokens[i].begin(), 
253                   Tokens[i].end(), ':') != Tokens[i].end()) {
254       DEBUG({
255           errs() << "warning: '" << Name << "': "
256                  << "ignoring instruction; operand with attribute '" 
257                  << Tokens[i] << "'\n";
258         });
259       return false;
260     }
261
262     if (Tokens[i][0] == '$' && !OperandNames.insert(Tokens[i]).second) {
263       std::string Err = "'" + Name.str() + "': " +
264         "invalid assembler instruction; tied operand '" + Tokens[i].str() + "'";
265       throw TGError(CGI.TheDef->getLoc(), Err);
266     }
267   }
268
269   return true;
270 }
271
272 namespace {
273
274 /// ClassInfo - Helper class for storing the information about a particular
275 /// class of operands which can be matched.
276 struct ClassInfo {
277   enum ClassInfoKind {
278     /// Invalid kind, for use as a sentinel value.
279     Invalid = 0,
280
281     /// The class for a particular token.
282     Token,
283
284     /// The (first) register class, subsequent register classes are
285     /// RegisterClass0+1, and so on.
286     RegisterClass0,
287
288     /// The (first) user defined class, subsequent user defined classes are
289     /// UserClass0+1, and so on.
290     UserClass0 = 1<<16
291   };
292
293   /// Kind - The class kind, which is either a predefined kind, or (UserClass0 +
294   /// N) for the Nth user defined class.
295   unsigned Kind;
296
297   /// SuperClasses - The super classes of this class. Note that for simplicities
298   /// sake user operands only record their immediate super class, while register
299   /// operands include all superclasses.
300   std::vector<ClassInfo*> SuperClasses;
301
302   /// Name - The full class name, suitable for use in an enum.
303   std::string Name;
304
305   /// ClassName - The unadorned generic name for this class (e.g., Token).
306   std::string ClassName;
307
308   /// ValueName - The name of the value this class represents; for a token this
309   /// is the literal token string, for an operand it is the TableGen class (or
310   /// empty if this is a derived class).
311   std::string ValueName;
312
313   /// PredicateMethod - The name of the operand method to test whether the
314   /// operand matches this class; this is not valid for Token or register kinds.
315   std::string PredicateMethod;
316
317   /// RenderMethod - The name of the operand method to add this operand to an
318   /// MCInst; this is not valid for Token or register kinds.
319   std::string RenderMethod;
320
321   /// For register classes, the records for all the registers in this class.
322   std::set<Record*> Registers;
323
324 public:
325   /// isRegisterClass() - Check if this is a register class.
326   bool isRegisterClass() const {
327     return Kind >= RegisterClass0 && Kind < UserClass0;
328   }
329
330   /// isUserClass() - Check if this is a user defined class.
331   bool isUserClass() const {
332     return Kind >= UserClass0;
333   }
334
335   /// isRelatedTo - Check whether this class is "related" to \arg RHS. Classes
336   /// are related if they are in the same class hierarchy.
337   bool isRelatedTo(const ClassInfo &RHS) const {
338     // Tokens are only related to tokens.
339     if (Kind == Token || RHS.Kind == Token)
340       return Kind == Token && RHS.Kind == Token;
341
342     // Registers classes are only related to registers classes, and only if
343     // their intersection is non-empty.
344     if (isRegisterClass() || RHS.isRegisterClass()) {
345       if (!isRegisterClass() || !RHS.isRegisterClass())
346         return false;
347
348       std::set<Record*> Tmp;
349       std::insert_iterator< std::set<Record*> > II(Tmp, Tmp.begin());
350       std::set_intersection(Registers.begin(), Registers.end(), 
351                             RHS.Registers.begin(), RHS.Registers.end(),
352                             II);
353
354       return !Tmp.empty();
355     }
356
357     // Otherwise we have two users operands; they are related if they are in the
358     // same class hierarchy.
359     //
360     // FIXME: This is an oversimplification, they should only be related if they
361     // intersect, however we don't have that information.
362     assert(isUserClass() && RHS.isUserClass() && "Unexpected class!");
363     const ClassInfo *Root = this;
364     while (!Root->SuperClasses.empty())
365       Root = Root->SuperClasses.front();
366
367     const ClassInfo *RHSRoot = &RHS;
368     while (!RHSRoot->SuperClasses.empty())
369       RHSRoot = RHSRoot->SuperClasses.front();
370     
371     return Root == RHSRoot;
372   }
373
374   /// isSubsetOf - Test whether this class is a subset of \arg RHS; 
375   bool isSubsetOf(const ClassInfo &RHS) const {
376     // This is a subset of RHS if it is the same class...
377     if (this == &RHS)
378       return true;
379
380     // ... or if any of its super classes are a subset of RHS.
381     for (std::vector<ClassInfo*>::const_iterator it = SuperClasses.begin(),
382            ie = SuperClasses.end(); it != ie; ++it)
383       if ((*it)->isSubsetOf(RHS))
384         return true;
385
386     return false;
387   }
388
389   /// operator< - Compare two classes.
390   bool operator<(const ClassInfo &RHS) const {
391     if (this == &RHS)
392       return false;
393
394     // Unrelated classes can be ordered by kind.
395     if (!isRelatedTo(RHS))
396       return Kind < RHS.Kind;
397
398     switch (Kind) {
399     case Invalid:
400       assert(0 && "Invalid kind!");
401     case Token:
402       // Tokens are comparable by value.
403       //
404       // FIXME: Compare by enum value.
405       return ValueName < RHS.ValueName;
406
407     default:
408       // This class preceeds the RHS if it is a proper subset of the RHS.
409       if (isSubsetOf(RHS))
410         return true;
411       if (RHS.isSubsetOf(*this))
412         return false;
413
414       // Otherwise, order by name to ensure we have a total ordering.
415       return ValueName < RHS.ValueName;
416     }
417   }
418 };
419
420 /// InstructionInfo - Helper class for storing the necessary information for an
421 /// instruction which is capable of being matched.
422 struct InstructionInfo {
423   struct Operand {
424     /// The unique class instance this operand should match.
425     ClassInfo *Class;
426
427     /// The original operand this corresponds to, if any.
428     const CodeGenInstruction::OperandInfo *OperandInfo;
429   };
430
431   /// InstrName - The target name for this instruction.
432   std::string InstrName;
433
434   /// Instr - The instruction this matches.
435   const CodeGenInstruction *Instr;
436
437   /// AsmString - The assembly string for this instruction (with variants
438   /// removed).
439   std::string AsmString;
440
441   /// Tokens - The tokenized assembly pattern that this instruction matches.
442   SmallVector<StringRef, 4> Tokens;
443
444   /// Operands - The operands that this instruction matches.
445   SmallVector<Operand, 4> Operands;
446
447   /// ConversionFnKind - The enum value which is passed to the generated
448   /// ConvertToMCInst to convert parsed operands into an MCInst for this
449   /// function.
450   std::string ConversionFnKind;
451
452   /// operator< - Compare two instructions.
453   bool operator<(const InstructionInfo &RHS) const {
454     if (Operands.size() != RHS.Operands.size())
455       return Operands.size() < RHS.Operands.size();
456
457     // Compare lexicographically by operand. The matcher validates that other
458     // orderings wouldn't be ambiguous using \see CouldMatchAmiguouslyWith().
459     for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i) {
460       if (*Operands[i].Class < *RHS.Operands[i].Class)
461         return true;
462       if (*RHS.Operands[i].Class < *Operands[i].Class)
463         return false;
464     }
465
466     return false;
467   }
468
469   /// CouldMatchAmiguouslyWith - Check whether this instruction could
470   /// ambiguously match the same set of operands as \arg RHS (without being a
471   /// strictly superior match).
472   bool CouldMatchAmiguouslyWith(const InstructionInfo &RHS) {
473     // The number of operands is unambiguous.
474     if (Operands.size() != RHS.Operands.size())
475       return false;
476
477     // Otherwise, make sure the ordering of the two instructions is unambiguous
478     // by checking that either (a) a token or operand kind discriminates them,
479     // or (b) the ordering among equivalent kinds is consistent.
480
481     // Tokens and operand kinds are unambiguous (assuming a correct target
482     // specific parser).
483     for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
484       if (Operands[i].Class->Kind != RHS.Operands[i].Class->Kind ||
485           Operands[i].Class->Kind == ClassInfo::Token)
486         if (*Operands[i].Class < *RHS.Operands[i].Class ||
487             *RHS.Operands[i].Class < *Operands[i].Class)
488           return false;
489     
490     // Otherwise, this operand could commute if all operands are equivalent, or
491     // there is a pair of operands that compare less than and a pair that
492     // compare greater than.
493     bool HasLT = false, HasGT = false;
494     for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i) {
495       if (*Operands[i].Class < *RHS.Operands[i].Class)
496         HasLT = true;
497       if (*RHS.Operands[i].Class < *Operands[i].Class)
498         HasGT = true;
499     }
500
501     return !(HasLT ^ HasGT);
502   }
503
504 public:
505   void dump();
506 };
507
508 class AsmMatcherInfo {
509 public:
510   /// The tablegen AsmParser record.
511   Record *AsmParser;
512
513   /// The AsmParser "CommentDelimiter" value.
514   std::string CommentDelimiter;
515
516   /// The AsmParser "RegisterPrefix" value.
517   std::string RegisterPrefix;
518
519   /// The classes which are needed for matching.
520   std::vector<ClassInfo*> Classes;
521   
522   /// The information on the instruction to match.
523   std::vector<InstructionInfo*> Instructions;
524
525   /// Map of Register records to their class information.
526   std::map<Record*, ClassInfo*> RegisterClasses;
527
528 private:
529   /// Map of token to class information which has already been constructed.
530   std::map<std::string, ClassInfo*> TokenClasses;
531
532   /// Map of RegisterClass records to their class information.
533   std::map<Record*, ClassInfo*> RegisterClassClasses;
534
535   /// Map of AsmOperandClass records to their class information.
536   std::map<Record*, ClassInfo*> AsmOperandClasses;
537
538 private:
539   /// getTokenClass - Lookup or create the class for the given token.
540   ClassInfo *getTokenClass(StringRef Token);
541
542   /// getOperandClass - Lookup or create the class for the given operand.
543   ClassInfo *getOperandClass(StringRef Token,
544                              const CodeGenInstruction::OperandInfo &OI);
545
546   /// BuildRegisterClasses - Build the ClassInfo* instances for register
547   /// classes.
548   void BuildRegisterClasses(CodeGenTarget &Target, 
549                             std::set<std::string> &SingletonRegisterNames);
550
551   /// BuildOperandClasses - Build the ClassInfo* instances for user defined
552   /// operand classes.
553   void BuildOperandClasses(CodeGenTarget &Target);
554
555 public:
556   AsmMatcherInfo(Record *_AsmParser);
557
558   /// BuildInfo - Construct the various tables used during matching.
559   void BuildInfo(CodeGenTarget &Target);
560 };
561
562 }
563
564 void InstructionInfo::dump() {
565   errs() << InstrName << " -- " << "flattened:\"" << AsmString << '\"'
566          << ", tokens:[";
567   for (unsigned i = 0, e = Tokens.size(); i != e; ++i) {
568     errs() << Tokens[i];
569     if (i + 1 != e)
570       errs() << ", ";
571   }
572   errs() << "]\n";
573
574   for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i) {
575     Operand &Op = Operands[i];
576     errs() << "  op[" << i << "] = " << Op.Class->ClassName << " - ";
577     if (Op.Class->Kind == ClassInfo::Token) {
578       errs() << '\"' << Tokens[i] << "\"\n";
579       continue;
580     }
581
582     if (!Op.OperandInfo) {
583       errs() << "(singleton register)\n";
584       continue;
585     }
586
587     const CodeGenInstruction::OperandInfo &OI = *Op.OperandInfo;
588     errs() << OI.Name << " " << OI.Rec->getName()
589            << " (" << OI.MIOperandNo << ", " << OI.MINumOperands << ")\n";
590   }
591 }
592
593 static std::string getEnumNameForToken(StringRef Str) {
594   std::string Res;
595   
596   for (StringRef::iterator it = Str.begin(), ie = Str.end(); it != ie; ++it) {
597     switch (*it) {
598     case '*': Res += "_STAR_"; break;
599     case '%': Res += "_PCT_"; break;
600     case ':': Res += "_COLON_"; break;
601
602     default:
603       if (isalnum(*it))  {
604         Res += *it;
605       } else {
606         Res += "_" + utostr((unsigned) *it) + "_";
607       }
608     }
609   }
610
611   return Res;
612 }
613
614 /// getRegisterRecord - Get the register record for \arg name, or 0.
615 static Record *getRegisterRecord(CodeGenTarget &Target, StringRef Name) {
616   for (unsigned i = 0, e = Target.getRegisters().size(); i != e; ++i) {
617     const CodeGenRegister &Reg = Target.getRegisters()[i];
618     if (Name == Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"))
619       return Reg.TheDef;
620   }
621
622   return 0;
623 }
624
625 ClassInfo *AsmMatcherInfo::getTokenClass(StringRef Token) {
626   ClassInfo *&Entry = TokenClasses[Token];
627   
628   if (!Entry) {
629     Entry = new ClassInfo();
630     Entry->Kind = ClassInfo::Token;
631     Entry->ClassName = "Token";
632     Entry->Name = "MCK_" + getEnumNameForToken(Token);
633     Entry->ValueName = Token;
634     Entry->PredicateMethod = "<invalid>";
635     Entry->RenderMethod = "<invalid>";
636     Classes.push_back(Entry);
637   }
638
639   return Entry;
640 }
641
642 ClassInfo *
643 AsmMatcherInfo::getOperandClass(StringRef Token,
644                                 const CodeGenInstruction::OperandInfo &OI) {
645   if (OI.Rec->isSubClassOf("RegisterClass")) {
646     ClassInfo *CI = RegisterClassClasses[OI.Rec];
647
648     if (!CI) {
649       PrintError(OI.Rec->getLoc(), "register class has no class info!");
650       throw std::string("ERROR: Missing register class!");
651     }
652
653     return CI;
654   }
655
656   assert(OI.Rec->isSubClassOf("Operand") && "Unexpected operand!");
657   Record *MatchClass = OI.Rec->getValueAsDef("ParserMatchClass");
658   ClassInfo *CI = AsmOperandClasses[MatchClass];
659
660   if (!CI) {
661     PrintError(OI.Rec->getLoc(), "operand has no match class!");
662     throw std::string("ERROR: Missing match class!");
663   }
664
665   return CI;
666 }
667
668 void AsmMatcherInfo::BuildRegisterClasses(CodeGenTarget &Target,
669                                           std::set<std::string>
670                                             &SingletonRegisterNames) {
671   std::vector<CodeGenRegisterClass> RegisterClasses;
672   std::vector<CodeGenRegister> Registers;
673
674   RegisterClasses = Target.getRegisterClasses();
675   Registers = Target.getRegisters();
676
677   // The register sets used for matching.
678   std::set< std::set<Record*> > RegisterSets;
679
680   // Gather the defined sets.  
681   for (std::vector<CodeGenRegisterClass>::iterator it = RegisterClasses.begin(),
682          ie = RegisterClasses.end(); it != ie; ++it)
683     RegisterSets.insert(std::set<Record*>(it->Elements.begin(),
684                                           it->Elements.end()));
685
686   // Add any required singleton sets.
687   for (std::set<std::string>::iterator it = SingletonRegisterNames.begin(),
688          ie = SingletonRegisterNames.end(); it != ie; ++it)
689     if (Record *Rec = getRegisterRecord(Target, *it))
690       RegisterSets.insert(std::set<Record*>(&Rec, &Rec + 1));
691          
692   // Introduce derived sets where necessary (when a register does not determine
693   // a unique register set class), and build the mapping of registers to the set
694   // they should classify to.
695   std::map<Record*, std::set<Record*> > RegisterMap;
696   for (std::vector<CodeGenRegister>::iterator it = Registers.begin(),
697          ie = Registers.end(); it != ie; ++it) {
698     CodeGenRegister &CGR = *it;
699     // Compute the intersection of all sets containing this register.
700     std::set<Record*> ContainingSet;
701     
702     for (std::set< std::set<Record*> >::iterator it = RegisterSets.begin(),
703            ie = RegisterSets.end(); it != ie; ++it) {
704       if (!it->count(CGR.TheDef))
705         continue;
706
707       if (ContainingSet.empty()) {
708         ContainingSet = *it;
709       } else {
710         std::set<Record*> Tmp;
711         std::swap(Tmp, ContainingSet);
712         std::insert_iterator< std::set<Record*> > II(ContainingSet,
713                                                      ContainingSet.begin());
714         std::set_intersection(Tmp.begin(), Tmp.end(), it->begin(), it->end(),
715                               II);
716       }
717     }
718
719     if (!ContainingSet.empty()) {
720       RegisterSets.insert(ContainingSet);
721       RegisterMap.insert(std::make_pair(CGR.TheDef, ContainingSet));
722     }
723   }
724
725   // Construct the register classes.
726   std::map<std::set<Record*>, ClassInfo*> RegisterSetClasses;
727   unsigned Index = 0;
728   for (std::set< std::set<Record*> >::iterator it = RegisterSets.begin(),
729          ie = RegisterSets.end(); it != ie; ++it, ++Index) {
730     ClassInfo *CI = new ClassInfo();
731     CI->Kind = ClassInfo::RegisterClass0 + Index;
732     CI->ClassName = "Reg" + utostr(Index);
733     CI->Name = "MCK_Reg" + utostr(Index);
734     CI->ValueName = "";
735     CI->PredicateMethod = ""; // unused
736     CI->RenderMethod = "addRegOperands";
737     CI->Registers = *it;
738     Classes.push_back(CI);
739     RegisterSetClasses.insert(std::make_pair(*it, CI));
740   }
741
742   // Find the superclasses; we could compute only the subgroup lattice edges,
743   // but there isn't really a point.
744   for (std::set< std::set<Record*> >::iterator it = RegisterSets.begin(),
745          ie = RegisterSets.end(); it != ie; ++it) {
746     ClassInfo *CI = RegisterSetClasses[*it];
747     for (std::set< std::set<Record*> >::iterator it2 = RegisterSets.begin(),
748            ie2 = RegisterSets.end(); it2 != ie2; ++it2)
749       if (*it != *it2 && 
750           std::includes(it2->begin(), it2->end(), it->begin(), it->end()))
751         CI->SuperClasses.push_back(RegisterSetClasses[*it2]);
752   }
753
754   // Name the register classes which correspond to a user defined RegisterClass.
755   for (std::vector<CodeGenRegisterClass>::iterator it = RegisterClasses.begin(),
756          ie = RegisterClasses.end(); it != ie; ++it) {
757     ClassInfo *CI = RegisterSetClasses[std::set<Record*>(it->Elements.begin(),
758                                                          it->Elements.end())];
759     if (CI->ValueName.empty()) {
760       CI->ClassName = it->getName();
761       CI->Name = "MCK_" + it->getName();
762       CI->ValueName = it->getName();
763     } else
764       CI->ValueName = CI->ValueName + "," + it->getName();
765
766     RegisterClassClasses.insert(std::make_pair(it->TheDef, CI));
767   }
768
769   // Populate the map for individual registers.
770   for (std::map<Record*, std::set<Record*> >::iterator it = RegisterMap.begin(),
771          ie = RegisterMap.end(); it != ie; ++it)
772     this->RegisterClasses[it->first] = RegisterSetClasses[it->second];
773
774   // Name the register classes which correspond to singleton registers.
775   for (std::set<std::string>::iterator it = SingletonRegisterNames.begin(),
776          ie = SingletonRegisterNames.end(); it != ie; ++it) {
777     if (Record *Rec = getRegisterRecord(Target, *it)) {
778       ClassInfo *CI = this->RegisterClasses[Rec];
779       assert(CI && "Missing singleton register class info!");
780
781       if (CI->ValueName.empty()) {
782         CI->ClassName = Rec->getName();
783         CI->Name = "MCK_" + Rec->getName();
784         CI->ValueName = Rec->getName();
785       } else
786         CI->ValueName = CI->ValueName + "," + Rec->getName();
787     }
788   }
789 }
790
791 void AsmMatcherInfo::BuildOperandClasses(CodeGenTarget &Target) {
792   std::vector<Record*> AsmOperands;
793   AsmOperands = Records.getAllDerivedDefinitions("AsmOperandClass");
794
795   // Pre-populate AsmOperandClasses map.
796   for (std::vector<Record*>::iterator it = AsmOperands.begin(), 
797          ie = AsmOperands.end(); it != ie; ++it)
798     AsmOperandClasses[*it] = new ClassInfo();
799
800   unsigned Index = 0;
801   for (std::vector<Record*>::iterator it = AsmOperands.begin(), 
802          ie = AsmOperands.end(); it != ie; ++it, ++Index) {
803     ClassInfo *CI = AsmOperandClasses[*it];
804     CI->Kind = ClassInfo::UserClass0 + Index;
805
806     ListInit *Supers = (*it)->getValueAsListInit("SuperClasses");
807     for (unsigned i = 0, e = Supers->getSize(); i != e; ++i) {
808       DefInit *DI = dynamic_cast<DefInit*>(Supers->getElement(i));
809       if (!DI) {
810         PrintError((*it)->getLoc(), "Invalid super class reference!");
811         continue;
812       }
813
814       ClassInfo *SC = AsmOperandClasses[DI->getDef()];
815       if (!SC)
816         PrintError((*it)->getLoc(), "Invalid super class reference!");
817       else
818         CI->SuperClasses.push_back(SC);
819     }
820     CI->ClassName = (*it)->getValueAsString("Name");
821     CI->Name = "MCK_" + CI->ClassName;
822     CI->ValueName = (*it)->getName();
823
824     // Get or construct the predicate method name.
825     Init *PMName = (*it)->getValueInit("PredicateMethod");
826     if (StringInit *SI = dynamic_cast<StringInit*>(PMName)) {
827       CI->PredicateMethod = SI->getValue();
828     } else {
829       assert(dynamic_cast<UnsetInit*>(PMName) && 
830              "Unexpected PredicateMethod field!");
831       CI->PredicateMethod = "is" + CI->ClassName;
832     }
833
834     // Get or construct the render method name.
835     Init *RMName = (*it)->getValueInit("RenderMethod");
836     if (StringInit *SI = dynamic_cast<StringInit*>(RMName)) {
837       CI->RenderMethod = SI->getValue();
838     } else {
839       assert(dynamic_cast<UnsetInit*>(RMName) &&
840              "Unexpected RenderMethod field!");
841       CI->RenderMethod = "add" + CI->ClassName + "Operands";
842     }
843
844     AsmOperandClasses[*it] = CI;
845     Classes.push_back(CI);
846   }
847 }
848
849 AsmMatcherInfo::AsmMatcherInfo(Record *_AsmParser) 
850   : AsmParser(_AsmParser),
851     CommentDelimiter(AsmParser->getValueAsString("CommentDelimiter")),
852     RegisterPrefix(AsmParser->getValueAsString("RegisterPrefix"))
853 {
854 }
855
856 void AsmMatcherInfo::BuildInfo(CodeGenTarget &Target) {
857   // Parse the instructions; we need to do this first so that we can gather the
858   // singleton register classes.
859   std::set<std::string> SingletonRegisterNames;
860   
861   const std::vector<const CodeGenInstruction*> &InstrList =
862     Target.getInstructionsByEnumValue();
863   
864   for (unsigned i = 0, e = InstrList.size(); i != e; ++i) {
865     const CodeGenInstruction &CGI = *InstrList[i];
866
867     if (!StringRef(CGI.TheDef->getName()).startswith(MatchPrefix))
868       continue;
869
870     OwningPtr<InstructionInfo> II(new InstructionInfo());
871     
872     II->InstrName = CGI.TheDef->getName();
873     II->Instr = &CGI;
874     II->AsmString = FlattenVariants(CGI.AsmString, 0);
875
876     // Remove comments from the asm string.
877     if (!CommentDelimiter.empty()) {
878       size_t Idx = StringRef(II->AsmString).find(CommentDelimiter);
879       if (Idx != StringRef::npos)
880         II->AsmString = II->AsmString.substr(0, Idx);
881     }
882
883     TokenizeAsmString(II->AsmString, II->Tokens);
884
885     // Ignore instructions which shouldn't be matched.
886     if (!IsAssemblerInstruction(CGI.TheDef->getName(), CGI, II->Tokens))
887       continue;
888
889     // Collect singleton registers, if used.
890     if (!RegisterPrefix.empty()) {
891       for (unsigned i = 0, e = II->Tokens.size(); i != e; ++i) {
892         if (II->Tokens[i].startswith(RegisterPrefix)) {
893           StringRef RegName = II->Tokens[i].substr(RegisterPrefix.size());
894           Record *Rec = getRegisterRecord(Target, RegName);
895           
896           if (!Rec) {
897             std::string Err = "unable to find register for '" + RegName.str() + 
898               "' (which matches register prefix)";
899             throw TGError(CGI.TheDef->getLoc(), Err);
900           }
901
902           SingletonRegisterNames.insert(RegName);
903         }
904       }
905     }
906     
907     Instructions.push_back(II.take());
908   }
909
910   // Build info for the register classes.
911   BuildRegisterClasses(Target, SingletonRegisterNames);
912
913   // Build info for the user defined assembly operand classes.
914   BuildOperandClasses(Target);
915
916   // Build the instruction information.
917   for (std::vector<InstructionInfo*>::iterator it = Instructions.begin(),
918          ie = Instructions.end(); it != ie; ++it) {
919     InstructionInfo *II = *it;
920
921     for (unsigned i = 0, e = II->Tokens.size(); i != e; ++i) {
922       StringRef Token = II->Tokens[i];
923
924       // Check for singleton registers.
925       if (!RegisterPrefix.empty() && Token.startswith(RegisterPrefix)) {
926         StringRef RegName = II->Tokens[i].substr(RegisterPrefix.size());
927         InstructionInfo::Operand Op;
928         Op.Class = RegisterClasses[getRegisterRecord(Target, RegName)];
929         Op.OperandInfo = 0;
930         assert(Op.Class && Op.Class->Registers.size() == 1 &&
931                "Unexpected class for singleton register");
932         II->Operands.push_back(Op);
933         continue;
934       }
935
936       // Check for simple tokens.
937       if (Token[0] != '$') {
938         InstructionInfo::Operand Op;
939         Op.Class = getTokenClass(Token);
940         Op.OperandInfo = 0;
941         II->Operands.push_back(Op);
942         continue;
943       }
944
945       // Otherwise this is an operand reference.
946       StringRef OperandName;
947       if (Token[1] == '{')
948         OperandName = Token.substr(2, Token.size() - 3);
949       else
950         OperandName = Token.substr(1);
951
952       // Map this token to an operand. FIXME: Move elsewhere.
953       unsigned Idx;
954       try {
955         Idx = II->Instr->getOperandNamed(OperandName);
956       } catch(...) {
957         throw std::string("error: unable to find operand: '" + 
958                           OperandName.str() + "'");
959       }
960
961       // FIXME: This is annoying, the named operand may be tied (e.g.,
962       // XCHG8rm). What we want is the untied operand, which we now have to
963       // grovel for. Only worry about this for single entry operands, we have to
964       // clean this up anyway.
965       const CodeGenInstruction::OperandInfo *OI = &II->Instr->OperandList[Idx];
966       if (OI->Constraints[0].isTied()) {
967         unsigned TiedOp = OI->Constraints[0].getTiedOperand();
968
969         // The tied operand index is an MIOperand index, find the operand that
970         // contains it.
971         for (unsigned i = 0, e = II->Instr->OperandList.size(); i != e; ++i) {
972           if (II->Instr->OperandList[i].MIOperandNo == TiedOp) {
973             OI = &II->Instr->OperandList[i];
974             break;
975           }
976         }
977
978         assert(OI && "Unable to find tied operand target!");
979       }
980
981       InstructionInfo::Operand Op;
982       Op.Class = getOperandClass(Token, *OI);
983       Op.OperandInfo = OI;
984       II->Operands.push_back(Op);
985     }
986   }
987
988   // Reorder classes so that classes preceed super classes.
989   std::sort(Classes.begin(), Classes.end(), less_ptr<ClassInfo>());
990 }
991
992 static std::pair<unsigned, unsigned> *
993 GetTiedOperandAtIndex(SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, unsigned> > &List,
994                       unsigned Index) {
995   for (unsigned i = 0, e = List.size(); i != e; ++i)
996     if (Index == List[i].first)
997       return &List[i];
998
999   return 0;
1000 }
1001
1002 static void EmitConvertToMCInst(CodeGenTarget &Target,
1003                                 std::vector<InstructionInfo*> &Infos,
1004                                 raw_ostream &OS) {
1005   // Write the convert function to a separate stream, so we can drop it after
1006   // the enum.
1007   std::string ConvertFnBody;
1008   raw_string_ostream CvtOS(ConvertFnBody);
1009
1010   // Function we have already generated.
1011   std::set<std::string> GeneratedFns;
1012
1013   // Start the unified conversion function.
1014
1015   CvtOS << "static void ConvertToMCInst(ConversionKind Kind, MCInst &Inst, "
1016         << "unsigned Opcode,\n"
1017         << "                      const SmallVectorImpl<MCParsedAsmOperand*"
1018         << "> &Operands) {\n";
1019   CvtOS << "  Inst.setOpcode(Opcode);\n";
1020   CvtOS << "  switch (Kind) {\n";
1021   CvtOS << "  default:\n";
1022
1023   // Start the enum, which we will generate inline.
1024
1025   OS << "// Unified function for converting operants to MCInst instances.\n\n";
1026   OS << "enum ConversionKind {\n";
1027   
1028   // TargetOperandClass - This is the target's operand class, like X86Operand.
1029   std::string TargetOperandClass = Target.getName() + "Operand";
1030   
1031   for (std::vector<InstructionInfo*>::const_iterator it = Infos.begin(),
1032          ie = Infos.end(); it != ie; ++it) {
1033     InstructionInfo &II = **it;
1034
1035     // Order the (class) operands by the order to convert them into an MCInst.
1036     SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> MIOperandList;
1037     for (unsigned i = 0, e = II.Operands.size(); i != e; ++i) {
1038       InstructionInfo::Operand &Op = II.Operands[i];
1039       if (Op.OperandInfo)
1040         MIOperandList.push_back(std::make_pair(Op.OperandInfo->MIOperandNo, i));
1041     }
1042
1043     // Find any tied operands.
1044     SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedOperands;
1045     for (unsigned i = 0, e = II.Instr->OperandList.size(); i != e; ++i) {
1046       const CodeGenInstruction::OperandInfo &OpInfo = II.Instr->OperandList[i];
1047       for (unsigned j = 0, e = OpInfo.Constraints.size(); j != e; ++j) {
1048         const CodeGenInstruction::ConstraintInfo &CI = OpInfo.Constraints[j];
1049         if (CI.isTied())
1050           TiedOperands.push_back(std::make_pair(OpInfo.MIOperandNo + j,
1051                                                 CI.getTiedOperand()));
1052       }
1053     }
1054
1055     std::sort(MIOperandList.begin(), MIOperandList.end());
1056
1057     // Compute the total number of operands.
1058     unsigned NumMIOperands = 0;
1059     for (unsigned i = 0, e = II.Instr->OperandList.size(); i != e; ++i) {
1060       const CodeGenInstruction::OperandInfo &OI = II.Instr->OperandList[i];
1061       NumMIOperands = std::max(NumMIOperands, 
1062                                OI.MIOperandNo + OI.MINumOperands);
1063     }
1064
1065     // Build the conversion function signature.
1066     std::string Signature = "Convert";
1067     unsigned CurIndex = 0;
1068     for (unsigned i = 0, e = MIOperandList.size(); i != e; ++i) {
1069       InstructionInfo::Operand &Op = II.Operands[MIOperandList[i].second];
1070       assert(CurIndex <= Op.OperandInfo->MIOperandNo &&
1071              "Duplicate match for instruction operand!");
1072       
1073       // Skip operands which weren't matched by anything, this occurs when the
1074       // .td file encodes "implicit" operands as explicit ones.
1075       //
1076       // FIXME: This should be removed from the MCInst structure.
1077       for (; CurIndex != Op.OperandInfo->MIOperandNo; ++CurIndex) {
1078         std::pair<unsigned, unsigned> *Tie = GetTiedOperandAtIndex(TiedOperands,
1079                                                                    CurIndex);
1080         if (!Tie)
1081           Signature += "__Imp";
1082         else
1083           Signature += "__Tie" + utostr(Tie->second);
1084       }
1085
1086       Signature += "__";
1087
1088       // Registers are always converted the same, don't duplicate the conversion
1089       // function based on them.
1090       //
1091       // FIXME: We could generalize this based on the render method, if it
1092       // mattered.
1093       if (Op.Class->isRegisterClass())
1094         Signature += "Reg";
1095       else
1096         Signature += Op.Class->ClassName;
1097       Signature += utostr(Op.OperandInfo->MINumOperands);
1098       Signature += "_" + utostr(MIOperandList[i].second);
1099
1100       CurIndex += Op.OperandInfo->MINumOperands;
1101     }
1102
1103     // Add any trailing implicit operands.
1104     for (; CurIndex != NumMIOperands; ++CurIndex) {
1105       std::pair<unsigned, unsigned> *Tie = GetTiedOperandAtIndex(TiedOperands,
1106                                                                  CurIndex);
1107       if (!Tie)
1108         Signature += "__Imp";
1109       else
1110         Signature += "__Tie" + utostr(Tie->second);
1111     }
1112
1113     II.ConversionFnKind = Signature;
1114
1115     // Check if we have already generated this signature.
1116     if (!GeneratedFns.insert(Signature).second)
1117       continue;
1118
1119     // If not, emit it now.
1120
1121     // Add to the enum list.
1122     OS << "  " << Signature << ",\n";
1123
1124     // And to the convert function.
1125     CvtOS << "  case " << Signature << ":\n";
1126     CurIndex = 0;
1127     for (unsigned i = 0, e = MIOperandList.size(); i != e; ++i) {
1128       InstructionInfo::Operand &Op = II.Operands[MIOperandList[i].second];
1129
1130       // Add the implicit operands.
1131       for (; CurIndex != Op.OperandInfo->MIOperandNo; ++CurIndex) {
1132         // See if this is a tied operand.
1133         std::pair<unsigned, unsigned> *Tie = GetTiedOperandAtIndex(TiedOperands,
1134                                                                    CurIndex);
1135
1136         if (!Tie) {
1137           // If not, this is some implicit operand. Just assume it is a register
1138           // for now.
1139           CvtOS << "    Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(0));\n";
1140         } else {
1141           // Copy the tied operand.
1142           assert(Tie->first>Tie->second && "Tied operand preceeds its target!");
1143           CvtOS << "    Inst.addOperand(Inst.getOperand("
1144                 << Tie->second << "));\n";
1145         }
1146       }
1147
1148       CvtOS << "    ((" << TargetOperandClass << "*)Operands["
1149          << MIOperandList[i].second 
1150          << "])->" << Op.Class->RenderMethod 
1151          << "(Inst, " << Op.OperandInfo->MINumOperands << ");\n";
1152       CurIndex += Op.OperandInfo->MINumOperands;
1153     }
1154     
1155     // And add trailing implicit operands.
1156     for (; CurIndex != NumMIOperands; ++CurIndex) {
1157       std::pair<unsigned, unsigned> *Tie = GetTiedOperandAtIndex(TiedOperands,
1158                                                                  CurIndex);
1159
1160       if (!Tie) {
1161         // If not, this is some implicit operand. Just assume it is a register
1162         // for now.
1163         CvtOS << "    Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(0));\n";
1164       } else {
1165         // Copy the tied operand.
1166         assert(Tie->first>Tie->second && "Tied operand preceeds its target!");
1167         CvtOS << "    Inst.addOperand(Inst.getOperand("
1168               << Tie->second << "));\n";
1169       }
1170     }
1171
1172     CvtOS << "    return;\n";
1173   }
1174
1175   // Finish the convert function.
1176
1177   CvtOS << "  }\n";
1178   CvtOS << "}\n\n";
1179
1180   // Finish the enum, and drop the convert function after it.
1181
1182   OS << "  NumConversionVariants\n";
1183   OS << "};\n\n";
1184   
1185   OS << CvtOS.str();
1186 }
1187
1188 /// EmitMatchClassEnumeration - Emit the enumeration for match class kinds.
1189 static void EmitMatchClassEnumeration(CodeGenTarget &Target,
1190                                       std::vector<ClassInfo*> &Infos,
1191                                       raw_ostream &OS) {
1192   OS << "namespace {\n\n";
1193
1194   OS << "/// MatchClassKind - The kinds of classes which participate in\n"
1195      << "/// instruction matching.\n";
1196   OS << "enum MatchClassKind {\n";
1197   OS << "  InvalidMatchClass = 0,\n";
1198   for (std::vector<ClassInfo*>::iterator it = Infos.begin(), 
1199          ie = Infos.end(); it != ie; ++it) {
1200     ClassInfo &CI = **it;
1201     OS << "  " << CI.Name << ", // ";
1202     if (CI.Kind == ClassInfo::Token) {
1203       OS << "'" << CI.ValueName << "'\n";
1204     } else if (CI.isRegisterClass()) {
1205       if (!CI.ValueName.empty())
1206         OS << "register class '" << CI.ValueName << "'\n";
1207       else
1208         OS << "derived register class\n";
1209     } else {
1210       OS << "user defined class '" << CI.ValueName << "'\n";
1211     }
1212   }
1213   OS << "  NumMatchClassKinds\n";
1214   OS << "};\n\n";
1215
1216   OS << "}\n\n";
1217 }
1218
1219 /// EmitClassifyOperand - Emit the function to classify an operand.
1220 static void EmitClassifyOperand(CodeGenTarget &Target,
1221                                 AsmMatcherInfo &Info,
1222                                 raw_ostream &OS) {
1223   OS << "static MatchClassKind ClassifyOperand(MCParsedAsmOperand *GOp) {\n"
1224      << "  " << Target.getName() << "Operand &Operand = *("
1225      << Target.getName() << "Operand*)GOp;\n";
1226
1227   // Classify tokens.
1228   OS << "  if (Operand.isToken())\n";
1229   OS << "    return MatchTokenString(Operand.getToken());\n\n";
1230
1231   // Classify registers.
1232   //
1233   // FIXME: Don't hardcode isReg, getReg.
1234   OS << "  if (Operand.isReg()) {\n";
1235   OS << "    switch (Operand.getReg()) {\n";
1236   OS << "    default: return InvalidMatchClass;\n";
1237   for (std::map<Record*, ClassInfo*>::iterator 
1238          it = Info.RegisterClasses.begin(), ie = Info.RegisterClasses.end();
1239        it != ie; ++it)
1240     OS << "    case " << Target.getName() << "::" 
1241        << it->first->getName() << ": return " << it->second->Name << ";\n";
1242   OS << "    }\n";
1243   OS << "  }\n\n";
1244
1245   // Classify user defined operands.
1246   for (std::vector<ClassInfo*>::iterator it = Info.Classes.begin(), 
1247          ie = Info.Classes.end(); it != ie; ++it) {
1248     ClassInfo &CI = **it;
1249
1250     if (!CI.isUserClass())
1251       continue;
1252
1253     OS << "  // '" << CI.ClassName << "' class";
1254     if (!CI.SuperClasses.empty()) {
1255       OS << ", subclass of ";
1256       for (unsigned i = 0, e = CI.SuperClasses.size(); i != e; ++i) {
1257         if (i) OS << ", ";
1258         OS << "'" << CI.SuperClasses[i]->ClassName << "'";
1259         assert(CI < *CI.SuperClasses[i] && "Invalid class relation!");
1260       }
1261     }
1262     OS << "\n";
1263
1264     OS << "  if (Operand." << CI.PredicateMethod << "()) {\n";
1265       
1266     // Validate subclass relationships.
1267     if (!CI.SuperClasses.empty()) {
1268       for (unsigned i = 0, e = CI.SuperClasses.size(); i != e; ++i)
1269         OS << "    assert(Operand." << CI.SuperClasses[i]->PredicateMethod
1270            << "() && \"Invalid class relationship!\");\n";
1271     }
1272
1273     OS << "    return " << CI.Name << ";\n";
1274     OS << "  }\n\n";
1275   }
1276   OS << "  return InvalidMatchClass;\n";
1277   OS << "}\n\n";
1278 }
1279
1280 /// EmitIsSubclass - Emit the subclass predicate function.
1281 static void EmitIsSubclass(CodeGenTarget &Target,
1282                            std::vector<ClassInfo*> &Infos,
1283                            raw_ostream &OS) {
1284   OS << "/// IsSubclass - Compute whether \\arg A is a subclass of \\arg B.\n";
1285   OS << "static bool IsSubclass(MatchClassKind A, MatchClassKind B) {\n";
1286   OS << "  if (A == B)\n";
1287   OS << "    return true;\n\n";
1288
1289   OS << "  switch (A) {\n";
1290   OS << "  default:\n";
1291   OS << "    return false;\n";
1292   for (std::vector<ClassInfo*>::iterator it = Infos.begin(), 
1293          ie = Infos.end(); it != ie; ++it) {
1294     ClassInfo &A = **it;
1295
1296     if (A.Kind != ClassInfo::Token) {
1297       std::vector<StringRef> SuperClasses;
1298       for (std::vector<ClassInfo*>::iterator it = Infos.begin(), 
1299              ie = Infos.end(); it != ie; ++it) {
1300         ClassInfo &B = **it;
1301
1302         if (&A != &B && A.isSubsetOf(B))
1303           SuperClasses.push_back(B.Name);
1304       }
1305
1306       if (SuperClasses.empty())
1307         continue;
1308
1309       OS << "\n  case " << A.Name << ":\n";
1310
1311       if (SuperClasses.size() == 1) {
1312         OS << "    return B == " << SuperClasses.back() << ";\n";
1313         continue;
1314       }
1315
1316       OS << "    switch (B) {\n";
1317       OS << "    default: return false;\n";
1318       for (unsigned i = 0, e = SuperClasses.size(); i != e; ++i)
1319         OS << "    case " << SuperClasses[i] << ": return true;\n";
1320       OS << "    }\n";
1321     }
1322   }
1323   OS << "  }\n";
1324   OS << "}\n\n";
1325 }
1326
1327 typedef std::pair<std::string, std::string> StringPair;
1328
1329 /// FindFirstNonCommonLetter - Find the first character in the keys of the
1330 /// string pairs that is not shared across the whole set of strings.  All
1331 /// strings are assumed to have the same length.
1332 static unsigned 
1333 FindFirstNonCommonLetter(const std::vector<const StringPair*> &Matches) {
1334   assert(!Matches.empty());
1335   for (unsigned i = 0, e = Matches[0]->first.size(); i != e; ++i) {
1336     // Check to see if letter i is the same across the set.
1337     char Letter = Matches[0]->first[i];
1338     
1339     for (unsigned str = 0, e = Matches.size(); str != e; ++str)
1340       if (Matches[str]->first[i] != Letter)
1341         return i;
1342   }
1343   
1344   return Matches[0]->first.size();
1345 }
1346
1347 /// EmitStringMatcherForChar - Given a set of strings that are known to be the
1348 /// same length and whose characters leading up to CharNo are the same, emit
1349 /// code to verify that CharNo and later are the same.
1350 ///
1351 /// \return - True if control can leave the emitted code fragment.
1352 static bool EmitStringMatcherForChar(const std::string &StrVariableName,
1353                                   const std::vector<const StringPair*> &Matches,
1354                                      unsigned CharNo, unsigned IndentCount,
1355                                      raw_ostream &OS) {
1356   assert(!Matches.empty() && "Must have at least one string to match!");
1357   std::string Indent(IndentCount*2+4, ' ');
1358
1359   // If we have verified that the entire string matches, we're done: output the
1360   // matching code.
1361   if (CharNo == Matches[0]->first.size()) {
1362     assert(Matches.size() == 1 && "Had duplicate keys to match on");
1363     
1364     // FIXME: If Matches[0].first has embeded \n, this will be bad.
1365     OS << Indent << Matches[0]->second << "\t // \"" << Matches[0]->first
1366        << "\"\n";
1367     return false;
1368   }
1369   
1370   // Bucket the matches by the character we are comparing.
1371   std::map<char, std::vector<const StringPair*> > MatchesByLetter;
1372   
1373   for (unsigned i = 0, e = Matches.size(); i != e; ++i)
1374     MatchesByLetter[Matches[i]->first[CharNo]].push_back(Matches[i]);
1375   
1376
1377   // If we have exactly one bucket to match, see how many characters are common
1378   // across the whole set and match all of them at once.
1379   if (MatchesByLetter.size() == 1) {
1380     unsigned FirstNonCommonLetter = FindFirstNonCommonLetter(Matches);
1381     unsigned NumChars = FirstNonCommonLetter-CharNo;
1382     
1383     // Emit code to break out if the prefix doesn't match.
1384     if (NumChars == 1) {
1385       // Do the comparison with if (Str[1] != 'f')
1386       // FIXME: Need to escape general characters.
1387       OS << Indent << "if (" << StrVariableName << "[" << CharNo << "] != '"
1388          << Matches[0]->first[CharNo] << "')\n";
1389       OS << Indent << "  break;\n";
1390     } else {
1391       // Do the comparison with if (Str.substr(1,3) != "foo").    
1392       // FIXME: Need to escape general strings.
1393       OS << Indent << "if (" << StrVariableName << ".substr(" << CharNo << ","
1394          << NumChars << ") != \"";
1395       OS << Matches[0]->first.substr(CharNo, NumChars) << "\")\n";
1396       OS << Indent << "  break;\n";
1397     }
1398     
1399     return EmitStringMatcherForChar(StrVariableName, Matches, 
1400                                     FirstNonCommonLetter, IndentCount, OS);
1401   }
1402   
1403   // Otherwise, we have multiple possible things, emit a switch on the
1404   // character.
1405   OS << Indent << "switch (" << StrVariableName << "[" << CharNo << "]) {\n";
1406   OS << Indent << "default: break;\n";
1407   
1408   for (std::map<char, std::vector<const StringPair*> >::iterator LI = 
1409        MatchesByLetter.begin(), E = MatchesByLetter.end(); LI != E; ++LI) {
1410     // TODO: escape hard stuff (like \n) if we ever care about it.
1411     OS << Indent << "case '" << LI->first << "':\t // "
1412        << LI->second.size() << " strings to match.\n";
1413     if (EmitStringMatcherForChar(StrVariableName, LI->second, CharNo+1,
1414                                  IndentCount+1, OS))
1415       OS << Indent << "  break;\n";
1416   }
1417   
1418   OS << Indent << "}\n";
1419   return true;
1420 }
1421
1422
1423 /// EmitStringMatcher - Given a list of strings and code to execute when they
1424 /// match, output a simple switch tree to classify the input string.
1425 /// 
1426 /// If a match is found, the code in Vals[i].second is executed; control must
1427 /// not exit this code fragment.  If nothing matches, execution falls through.
1428 ///
1429 /// \param StrVariableName - The name of the variable to test.
1430 static void EmitStringMatcher(const std::string &StrVariableName,
1431                               const std::vector<StringPair> &Matches,
1432                               raw_ostream &OS) {
1433   // First level categorization: group strings by length.
1434   std::map<unsigned, std::vector<const StringPair*> > MatchesByLength;
1435   
1436   for (unsigned i = 0, e = Matches.size(); i != e; ++i)
1437     MatchesByLength[Matches[i].first.size()].push_back(&Matches[i]);
1438   
1439   // Output a switch statement on length and categorize the elements within each
1440   // bin.
1441   OS << "  switch (" << StrVariableName << ".size()) {\n";
1442   OS << "  default: break;\n";
1443   
1444   for (std::map<unsigned, std::vector<const StringPair*> >::iterator LI =
1445        MatchesByLength.begin(), E = MatchesByLength.end(); LI != E; ++LI) {
1446     OS << "  case " << LI->first << ":\t // " << LI->second.size()
1447        << " strings to match.\n";
1448     if (EmitStringMatcherForChar(StrVariableName, LI->second, 0, 0, OS))
1449       OS << "    break;\n";
1450   }
1451   
1452   OS << "  }\n";
1453 }
1454
1455
1456 /// EmitMatchTokenString - Emit the function to match a token string to the
1457 /// appropriate match class value.
1458 static void EmitMatchTokenString(CodeGenTarget &Target,
1459                                  std::vector<ClassInfo*> &Infos,
1460                                  raw_ostream &OS) {
1461   // Construct the match list.
1462   std::vector<StringPair> Matches;
1463   for (std::vector<ClassInfo*>::iterator it = Infos.begin(), 
1464          ie = Infos.end(); it != ie; ++it) {
1465     ClassInfo &CI = **it;
1466
1467     if (CI.Kind == ClassInfo::Token)
1468       Matches.push_back(StringPair(CI.ValueName, "return " + CI.Name + ";"));
1469   }
1470
1471   OS << "static MatchClassKind MatchTokenString(StringRef Name) {\n";
1472
1473   EmitStringMatcher("Name", Matches, OS);
1474
1475   OS << "  return InvalidMatchClass;\n";
1476   OS << "}\n\n";
1477 }
1478
1479 /// EmitMatchRegisterName - Emit the function to match a string to the target
1480 /// specific register enum.
1481 static void EmitMatchRegisterName(CodeGenTarget &Target, Record *AsmParser,
1482                                   raw_ostream &OS) {
1483   // Construct the match list.
1484   std::vector<StringPair> Matches;
1485   for (unsigned i = 0, e = Target.getRegisters().size(); i != e; ++i) {
1486     const CodeGenRegister &Reg = Target.getRegisters()[i];
1487     if (Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName").empty())
1488       continue;
1489
1490     Matches.push_back(StringPair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"),
1491                                  "return " + utostr(i + 1) + ";"));
1492   }
1493   
1494   OS << "static unsigned MatchRegisterName(StringRef Name) {\n";
1495
1496   EmitStringMatcher("Name", Matches, OS);
1497   
1498   OS << "  return 0;\n";
1499   OS << "}\n\n";
1500 }
1501
1502 void AsmMatcherEmitter::run(raw_ostream &OS) {
1503   CodeGenTarget Target;
1504   Record *AsmParser = Target.getAsmParser();
1505   std::string ClassName = AsmParser->getValueAsString("AsmParserClassName");
1506
1507   // Compute the information on the instructions to match.
1508   AsmMatcherInfo Info(AsmParser);
1509   Info.BuildInfo(Target);
1510
1511   // Sort the instruction table using the partial order on classes. We use
1512   // stable_sort to ensure that ambiguous instructions are still
1513   // deterministically ordered.
1514   std::stable_sort(Info.Instructions.begin(), Info.Instructions.end(),
1515                    less_ptr<InstructionInfo>());
1516   
1517   DEBUG_WITH_TYPE("instruction_info", {
1518       for (std::vector<InstructionInfo*>::iterator 
1519              it = Info.Instructions.begin(), ie = Info.Instructions.end(); 
1520            it != ie; ++it)
1521         (*it)->dump();
1522     });
1523
1524   // Check for ambiguous instructions.
1525   unsigned NumAmbiguous = 0;
1526   for (unsigned i = 0, e = Info.Instructions.size(); i != e; ++i) {
1527     for (unsigned j = i + 1; j != e; ++j) {
1528       InstructionInfo &A = *Info.Instructions[i];
1529       InstructionInfo &B = *Info.Instructions[j];
1530     
1531       if (A.CouldMatchAmiguouslyWith(B)) {
1532         DEBUG_WITH_TYPE("ambiguous_instrs", {
1533             errs() << "warning: ambiguous instruction match:\n";
1534             A.dump();
1535             errs() << "\nis incomparable with:\n";
1536             B.dump();
1537             errs() << "\n\n";
1538           });
1539         ++NumAmbiguous;
1540       }
1541     }
1542   }
1543   if (NumAmbiguous)
1544     DEBUG_WITH_TYPE("ambiguous_instrs", {
1545         errs() << "warning: " << NumAmbiguous 
1546                << " ambiguous instructions!\n";
1547       });
1548
1549   // Write the output.
1550
1551   EmitSourceFileHeader("Assembly Matcher Source Fragment", OS);
1552
1553   // Emit the function to match a register name to number.
1554   EmitMatchRegisterName(Target, AsmParser, OS);
1555   
1556   OS << "#ifndef REGISTERS_ONLY\n\n";
1557
1558   // Generate the unified function to convert operands into an MCInst.
1559   EmitConvertToMCInst(Target, Info.Instructions, OS);
1560
1561   // Emit the enumeration for classes which participate in matching.
1562   EmitMatchClassEnumeration(Target, Info.Classes, OS);
1563
1564   // Emit the routine to match token strings to their match class.
1565   EmitMatchTokenString(Target, Info.Classes, OS);
1566
1567   // Emit the routine to classify an operand.
1568   EmitClassifyOperand(Target, Info, OS);
1569
1570   // Emit the subclass predicate routine.
1571   EmitIsSubclass(Target, Info.Classes, OS);
1572
1573   // Finally, build the match function.
1574
1575   size_t MaxNumOperands = 0;
1576   for (std::vector<InstructionInfo*>::const_iterator it =
1577          Info.Instructions.begin(), ie = Info.Instructions.end();
1578        it != ie; ++it)
1579     MaxNumOperands = std::max(MaxNumOperands, (*it)->Operands.size());
1580
1581   const std::string &MatchName =
1582     AsmParser->getValueAsString("MatchInstructionName");
1583   OS << "bool " << Target.getName() << ClassName << "::\n"
1584      << MatchName
1585      << "(const SmallVectorImpl<MCParsedAsmOperand*> &Operands,\n";
1586   OS.indent(MatchName.size() + 1);
1587   OS << "MCInst &Inst) {\n";
1588
1589   // Emit the static match table; unused classes get initalized to 0 which is
1590   // guaranteed to be InvalidMatchClass.
1591   //
1592   // FIXME: We can reduce the size of this table very easily. First, we change
1593   // it so that store the kinds in separate bit-fields for each index, which
1594   // only needs to be the max width used for classes at that index (we also need
1595   // to reject based on this during classification). If we then make sure to
1596   // order the match kinds appropriately (putting mnemonics last), then we
1597   // should only end up using a few bits for each class, especially the ones
1598   // following the mnemonic.
1599   OS << "  static const struct MatchEntry {\n";
1600   OS << "    unsigned Opcode;\n";
1601   OS << "    ConversionKind ConvertFn;\n";
1602   OS << "    MatchClassKind Classes[" << MaxNumOperands << "];\n";
1603   OS << "  } MatchTable[" << Info.Instructions.size() << "] = {\n";
1604
1605   for (std::vector<InstructionInfo*>::const_iterator it =
1606          Info.Instructions.begin(), ie = Info.Instructions.end();
1607        it != ie; ++it) {
1608     InstructionInfo &II = **it;
1609
1610     OS << "    { " << Target.getName() << "::" << II.InstrName
1611        << ", " << II.ConversionFnKind << ", { ";
1612     for (unsigned i = 0, e = II.Operands.size(); i != e; ++i) {
1613       InstructionInfo::Operand &Op = II.Operands[i];
1614       
1615       if (i) OS << ", ";
1616       OS << Op.Class->Name;
1617     }
1618     OS << " } },\n";
1619   }
1620
1621   OS << "  };\n\n";
1622
1623   // Emit code to compute the class list for this operand vector.
1624   OS << "  // Eliminate obvious mismatches.\n";
1625   OS << "  if (Operands.size() > " << MaxNumOperands << ")\n";
1626   OS << "    return true;\n\n";
1627
1628   OS << "  // Compute the class list for this operand vector.\n";
1629   OS << "  MatchClassKind Classes[" << MaxNumOperands << "];\n";
1630   OS << "  for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i) {\n";
1631   OS << "    Classes[i] = ClassifyOperand(Operands[i]);\n\n";
1632
1633   OS << "    // Check for invalid operands before matching.\n";
1634   OS << "    if (Classes[i] == InvalidMatchClass)\n";
1635   OS << "      return true;\n";
1636   OS << "  }\n\n";
1637
1638   OS << "  // Mark unused classes.\n";
1639   OS << "  for (unsigned i = Operands.size(), e = " << MaxNumOperands << "; "
1640      << "i != e; ++i)\n";
1641   OS << "    Classes[i] = InvalidMatchClass;\n\n";
1642
1643   // Emit code to search the table.
1644   OS << "  // Search the table.\n";
1645   OS << "  for (const MatchEntry *it = MatchTable, "
1646      << "*ie = MatchTable + " << Info.Instructions.size()
1647      << "; it != ie; ++it) {\n";
1648   for (unsigned i = 0; i != MaxNumOperands; ++i) {
1649     OS << "    if (!IsSubclass(Classes[" 
1650        << i << "], it->Classes[" << i << "]))\n";
1651     OS << "      continue;\n";
1652   }
1653   OS << "\n";
1654   OS << "    ConvertToMCInst(it->ConvertFn, Inst, it->Opcode, Operands);\n";
1655
1656   // Call the post-processing function, if used.
1657   std::string InsnCleanupFn =
1658     AsmParser->getValueAsString("AsmParserInstCleanup");
1659   if (!InsnCleanupFn.empty())
1660     OS << "    " << InsnCleanupFn << "(Inst);\n";
1661
1662   OS << "    return false;\n";
1663   OS << "  }\n\n";
1664
1665   OS << "  return true;\n";
1666   OS << "}\n\n";
1667   
1668   OS << "#endif // REGISTERS_ONLY\n";
1669 }