utils/TableGen/AsmWriterEmitter.cpp

   1 //===- AsmWriterEmitter.cpp - Generate an assembly writer -----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This tablegen backend is emits an assembly printer for the current target.
  11 // Note that this is currently fairly skeletal, but will grow over time.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "AsmWriterEmitter.h"
  16 #include "AsmWriterInst.h"
  17 #include "CodeGenTarget.h"
  18 #include "Record.h"
  19 #include "StringToOffsetTable.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  22 #include <algorithm>
  23 using namespace llvm;
  24
  25 static void PrintCases(std::vector<std::pair<std::string,
  26                        AsmWriterOperand> > &OpsToPrint, raw_ostream &O) {
  27   O << "    case " << OpsToPrint.back().first << ": ";
  28   AsmWriterOperand TheOp = OpsToPrint.back().second;
  29   OpsToPrint.pop_back();
  30
  31   // Check to see if any other operands are identical in this list, and if so,
  32   // emit a case label for them.
  33   for (unsigned i = OpsToPrint.size(); i != 0; --i)
  34     if (OpsToPrint[i-1].second == TheOp) {
  35       O << "\n    case " << OpsToPrint[i-1].first << ": ";
  36       OpsToPrint.erase(OpsToPrint.begin()+i-1);
  37     }
  38
  39   // Finally, emit the code.
  40   O << TheOp.getCode();
  41   O << "break;\n";
  42 }
  43
  44
  45 /// EmitInstructions - Emit the last instruction in the vector and any other
  46 /// instructions that are suitably similar to it.
  47 static void EmitInstructions(std::vector<AsmWriterInst> &Insts,
  48                              raw_ostream &O) {
  49   AsmWriterInst FirstInst = Insts.back();
  50   Insts.pop_back();
  51
  52   std::vector<AsmWriterInst> SimilarInsts;
  53   unsigned DifferingOperand = ~0;
  54   for (unsigned i = Insts.size(); i != 0; --i) {
  55     unsigned DiffOp = Insts[i-1].MatchesAllButOneOp(FirstInst);
  56     if (DiffOp != ~1U) {
  57       if (DifferingOperand == ~0U)  // First match!
  58         DifferingOperand = DiffOp;
  59
  60       // If this differs in the same operand as the rest of the instructions in
  61       // this class, move it to the SimilarInsts list.
  62       if (DifferingOperand == DiffOp || DiffOp == ~0U) {
  63         SimilarInsts.push_back(Insts[i-1]);
  64         Insts.erase(Insts.begin()+i-1);
  65       }
  66     }
  67   }
  68
  69   O << "  case " << FirstInst.CGI->Namespace << "::"
  70     << FirstInst.CGI->TheDef->getName() << ":\n";
  71   for (unsigned i = 0, e = SimilarInsts.size(); i != e; ++i)
  72     O << "  case " << SimilarInsts[i].CGI->Namespace << "::"
  73       << SimilarInsts[i].CGI->TheDef->getName() << ":\n";
  74   for (unsigned i = 0, e = FirstInst.Operands.size(); i != e; ++i) {
  75     if (i != DifferingOperand) {
  76       // If the operand is the same for all instructions, just print it.
  77       O << "    " << FirstInst.Operands[i].getCode();
  78     } else {
  79       // If this is the operand that varies between all of the instructions,
  80       // emit a switch for just this operand now.
  81       O << "    switch (MI->getOpcode()) {\n";
  82       std::vector<std::pair<std::string, AsmWriterOperand> > OpsToPrint;
  83       OpsToPrint.push_back(std::make_pair(FirstInst.CGI->Namespace + "::" +
  84                                           FirstInst.CGI->TheDef->getName(),
  85                                           FirstInst.Operands[i]));
  86
  87       for (unsigned si = 0, e = SimilarInsts.size(); si != e; ++si) {
  88         AsmWriterInst &AWI = SimilarInsts[si];
  89         OpsToPrint.push_back(std::make_pair(AWI.CGI->Namespace+"::"+
  90                                             AWI.CGI->TheDef->getName(),
  91                                             AWI.Operands[i]));
  92       }
  93       std::reverse(OpsToPrint.begin(), OpsToPrint.end());
  94       while (!OpsToPrint.empty())
  95         PrintCases(OpsToPrint, O);
  96       O << "    }";
  97     }
  98     O << "\n";
  99   }
 100   O << "    break;\n";
 101 }
 102
 103 void AsmWriterEmitter::
 104 FindUniqueOperandCommands(std::vector<std::string> &UniqueOperandCommands,
 105                           std::vector<unsigned> &InstIdxs,
 106                           std::vector<unsigned> &InstOpsUsed) const {
 107   InstIdxs.assign(NumberedInstructions.size(), ~0U);
 108
 109   // This vector parallels UniqueOperandCommands, keeping track of which
 110   // instructions each case are used for.  It is a comma separated string of
 111   // enums.
 112   std::vector<std::string> InstrsForCase;
 113   InstrsForCase.resize(UniqueOperandCommands.size());
 114   InstOpsUsed.assign(UniqueOperandCommands.size(), 0);
 115
 116   for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i) {
 117     const AsmWriterInst *Inst = getAsmWriterInstByID(i);
 118     if (Inst == 0) continue;  // PHI, INLINEASM, PROLOG_LABEL, etc.
 119
 120     std::string Command;
 121     if (Inst->Operands.empty())
 122       continue;   // Instruction already done.
 123
 124     Command = "    " + Inst->Operands[0].getCode() + "\n";
 125
 126     // Check to see if we already have 'Command' in UniqueOperandCommands.
 127     // If not, add it.
 128     bool FoundIt = false;
 129     for (unsigned idx = 0, e = UniqueOperandCommands.size(); idx != e; ++idx)
 130       if (UniqueOperandCommands[idx] == Command) {
 131         InstIdxs[i] = idx;
 132         InstrsForCase[idx] += ", ";
 133         InstrsForCase[idx] += Inst->CGI->TheDef->getName();
 134         FoundIt = true;
 135         break;
 136       }
 137     if (!FoundIt) {
 138       InstIdxs[i] = UniqueOperandCommands.size();
 139       UniqueOperandCommands.push_back(Command);
 140       InstrsForCase.push_back(Inst->CGI->TheDef->getName());
 141
 142       // This command matches one operand so far.
 143       InstOpsUsed.push_back(1);
 144     }
 145   }
 146
 147   // For each entry of UniqueOperandCommands, there is a set of instructions
 148   // that uses it.  If the next command of all instructions in the set are
 149   // identical, fold it into the command.
 150   for (unsigned CommandIdx = 0, e = UniqueOperandCommands.size();
 151        CommandIdx != e; ++CommandIdx) {
 152
 153     for (unsigned Op = 1; ; ++Op) {
 154       // Scan for the first instruction in the set.
 155       std::vector<unsigned>::iterator NIT =
 156         std::find(InstIdxs.begin(), InstIdxs.end(), CommandIdx);
 157       if (NIT == InstIdxs.end()) break;  // No commonality.
 158
 159       // If this instruction has no more operands, we isn't anything to merge
 160       // into this command.
 161       const AsmWriterInst *FirstInst =
 162         getAsmWriterInstByID(NIT-InstIdxs.begin());
 163       if (!FirstInst || FirstInst->Operands.size() == Op)
 164         break;
 165
 166       // Otherwise, scan to see if all of the other instructions in this command
 167       // set share the operand.
 168       bool AllSame = true;
 169       // Keep track of the maximum, number of operands or any
 170       // instruction we see in the group.
 171       size_t MaxSize = FirstInst->Operands.size();
 172
 173       for (NIT = std::find(NIT+1, InstIdxs.end(), CommandIdx);
 174            NIT != InstIdxs.end();
 175            NIT = std::find(NIT+1, InstIdxs.end(), CommandIdx)) {
 176         // Okay, found another instruction in this command set.  If the operand
 177         // matches, we're ok, otherwise bail out.
 178         const AsmWriterInst *OtherInst =
 179           getAsmWriterInstByID(NIT-InstIdxs.begin());
 180
 181         if (OtherInst &&
 182             OtherInst->Operands.size() > FirstInst->Operands.size())
 183           MaxSize = std::max(MaxSize, OtherInst->Operands.size());
 184
 185         if (!OtherInst || OtherInst->Operands.size() == Op ||
 186             OtherInst->Operands[Op] != FirstInst->Operands[Op]) {
 187           AllSame = false;
 188           break;
 189         }
 190       }
 191       if (!AllSame) break;
 192
 193       // Okay, everything in this command set has the same next operand.  Add it
 194       // to UniqueOperandCommands and remember that it was consumed.
 195       std::string Command = "    " + FirstInst->Operands[Op].getCode() + "\n";
 196
 197       UniqueOperandCommands[CommandIdx] += Command;
 198       InstOpsUsed[CommandIdx]++;
 199     }
 200   }
 201
 202   // Prepend some of the instructions each case is used for onto the case val.
 203   for (unsigned i = 0, e = InstrsForCase.size(); i != e; ++i) {
 204     std::string Instrs = InstrsForCase[i];
 205     if (Instrs.size() > 70) {
 206       Instrs.erase(Instrs.begin()+70, Instrs.end());
 207       Instrs += "...";
 208     }
 209
 210     if (!Instrs.empty())
 211       UniqueOperandCommands[i] = "    // " + Instrs + "\n" +
 212         UniqueOperandCommands[i];
 213   }
 214 }
 215
 216
 217 static void UnescapeString(std::string &Str) {
 218   for (unsigned i = 0; i != Str.size(); ++i) {
 219     if (Str[i] == '\\' && i != Str.size()-1) {
 220       switch (Str[i+1]) {
 221       default: continue;  // Don't execute the code after the switch.
 222       case 'a': Str[i] = '\a'; break;
 223       case 'b': Str[i] = '\b'; break;
 224       case 'e': Str[i] = 27; break;
 225       case 'f': Str[i] = '\f'; break;
 226       case 'n': Str[i] = '\n'; break;
 227       case 'r': Str[i] = '\r'; break;
 228       case 't': Str[i] = '\t'; break;
 229       case 'v': Str[i] = '\v'; break;
 230       case '"': Str[i] = '\"'; break;
 231       case '\'': Str[i] = '\''; break;
 232       case '\\': Str[i] = '\\'; break;
 233       }
 234       // Nuke the second character.
 235       Str.erase(Str.begin()+i+1);
 236     }
 237   }
 238 }
 239
 240 /// EmitPrintInstruction - Generate the code for the "printInstruction" method
 241 /// implementation.
 242 void AsmWriterEmitter::EmitPrintInstruction(raw_ostream &O) {
 243   CodeGenTarget Target;
 244   Record *AsmWriter = Target.getAsmWriter();
 245   std::string ClassName = AsmWriter->getValueAsString("AsmWriterClassName");
 246
 247   O <<
 248   "/// printInstruction - This method is automatically generated by tablegen\n"
 249   "/// from the instruction set description.\n"
 250     "void " << Target.getName() << ClassName
 251             << "::printInstruction(const MachineInstr *MI, raw_ostream &O) {\n";
 252
 253   std::vector<AsmWriterInst> Instructions;
 254
 255   for (CodeGenTarget::inst_iterator I = Target.inst_begin(),
 256          E = Target.inst_end(); I != E; ++I)
 257     if (!(*I)->AsmString.empty() &&
 258         (*I)->TheDef->getName() != "PHI")
 259       Instructions.push_back(
 260         AsmWriterInst(**I,
 261                       AsmWriter->getValueAsInt("Variant"),
 262                       AsmWriter->getValueAsInt("FirstOperandColumn"),
 263                       AsmWriter->getValueAsInt("OperandSpacing")));
 264
 265   // Get the instruction numbering.
 266   NumberedInstructions = Target.getInstructionsByEnumValue();
 267
 268   // Compute the CodeGenInstruction -> AsmWriterInst mapping.  Note that not
 269   // all machine instructions are necessarily being printed, so there may be
 270   // target instructions not in this map.
 271   for (unsigned i = 0, e = Instructions.size(); i != e; ++i)
 272     CGIAWIMap.insert(std::make_pair(Instructions[i].CGI, &Instructions[i]));
 273
 274   // Build an aggregate string, and build a table of offsets into it.
 275   StringToOffsetTable StringTable;
 276
 277   /// OpcodeInfo - This encodes the index of the string to use for the first
 278   /// chunk of the output as well as indices used for operand printing.
 279   std::vector<unsigned> OpcodeInfo;
 280
 281   unsigned MaxStringIdx = 0;
 282   for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i) {
 283     AsmWriterInst *AWI = CGIAWIMap[NumberedInstructions[i]];
 284     unsigned Idx;
 285     if (AWI == 0) {
 286       // Something not handled by the asmwriter printer.
 287       Idx = ~0U;
 288     } else if (AWI->Operands[0].OperandType !=
 289                         AsmWriterOperand::isLiteralTextOperand ||
 290                AWI->Operands[0].Str.empty()) {
 291       // Something handled by the asmwriter printer, but with no leading string.
 292       Idx = StringTable.GetOrAddStringOffset("");
 293     } else {
 294       std::string Str = AWI->Operands[0].Str;
 295       UnescapeString(Str);
 296       Idx = StringTable.GetOrAddStringOffset(Str);
 297       MaxStringIdx = std::max(MaxStringIdx, Idx);
 298
 299       // Nuke the string from the operand list.  It is now handled!
 300       AWI->Operands.erase(AWI->Operands.begin());
 301     }
 302
 303     // Bias offset by one since we want 0 as a sentinel.
 304     OpcodeInfo.push_back(Idx+1);
 305   }
 306
 307   // Figure out how many bits we used for the string index.
 308   unsigned AsmStrBits = Log2_32_Ceil(MaxStringIdx+2);
 309
 310   // To reduce code size, we compactify common instructions into a few bits
 311   // in the opcode-indexed table.
 312   unsigned BitsLeft = 32-AsmStrBits;
 313
 314   std::vector<std::vector<std::string> > TableDrivenOperandPrinters;
 315
 316   while (1) {
 317     std::vector<std::string> UniqueOperandCommands;
 318     std::vector<unsigned> InstIdxs;
 319     std::vector<unsigned> NumInstOpsHandled;
 320     FindUniqueOperandCommands(UniqueOperandCommands, InstIdxs,
 321                               NumInstOpsHandled);
 322
 323     // If we ran out of operands to print, we're done.
 324     if (UniqueOperandCommands.empty()) break;
 325
 326     // Compute the number of bits we need to represent these cases, this is
 327     // ceil(log2(numentries)).
 328     unsigned NumBits = Log2_32_Ceil(UniqueOperandCommands.size());
 329
 330     // If we don't have enough bits for this operand, don't include it.
 331     if (NumBits > BitsLeft) {
 332       DEBUG(errs() << "Not enough bits to densely encode " << NumBits
 333                    << " more bits\n");
 334       break;
 335     }
 336
 337     // Otherwise, we can include this in the initial lookup table.  Add it in.
 338     BitsLeft -= NumBits;
 339     for (unsigned i = 0, e = InstIdxs.size(); i != e; ++i)
 340       if (InstIdxs[i] != ~0U)
 341         OpcodeInfo[i] |= InstIdxs[i] << (BitsLeft+AsmStrBits);
 342
 343     // Remove the info about this operand.
 344     for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i) {
 345       if (AsmWriterInst *Inst = getAsmWriterInstByID(i))
 346         if (!Inst->Operands.empty()) {
 347           unsigned NumOps = NumInstOpsHandled[InstIdxs[i]];
 348           assert(NumOps <= Inst->Operands.size() &&
 349                  "Can't remove this many ops!");
 350           Inst->Operands.erase(Inst->Operands.begin(),
 351                                Inst->Operands.begin()+NumOps);
 352         }
 353     }
 354
 355     // Remember the handlers for this set of operands.
 356     TableDrivenOperandPrinters.push_back(UniqueOperandCommands);
 357   }
 358
 359
 360
 361   O<<"  static const unsigned OpInfo[] = {\n";
 362   for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i) {
 363     O << "    " << OpcodeInfo[i] << "U,\t// "
 364       << NumberedInstructions[i]->TheDef->getName() << "\n";
 365   }
 366   // Add a dummy entry so the array init doesn't end with a comma.
 367   O << "    0U\n";
 368   O << "  };\n\n";
 369
 370   // Emit the string itself.
 371   O << "  const char *AsmStrs = \n";
 372   StringTable.EmitString(O);
 373   O << ";\n\n";
 374
 375   O << "  O << \"\\t\";\n\n";
 376
 377   O << "  // Emit the opcode for the instruction.\n"
 378     << "  unsigned Bits = OpInfo[MI->getOpcode()];\n"
 379     << "  assert(Bits != 0 && \"Cannot print this instruction.\");\n"
 380     << "  O << AsmStrs+(Bits & " << (1 << AsmStrBits)-1 << ")-1;\n\n";
 381
 382   // Output the table driven operand information.
 383   BitsLeft = 32-AsmStrBits;
 384   for (unsigned i = 0, e = TableDrivenOperandPrinters.size(); i != e; ++i) {
 385     std::vector<std::string> &Commands = TableDrivenOperandPrinters[i];
 386
 387     // Compute the number of bits we need to represent these cases, this is
 388     // ceil(log2(numentries)).
 389     unsigned NumBits = Log2_32_Ceil(Commands.size());
 390     assert(NumBits <= BitsLeft && "consistency error");
 391
 392     // Emit code to extract this field from Bits.
 393     BitsLeft -= NumBits;
 394
 395     O << "\n  // Fragment " << i << " encoded into " << NumBits
 396       << " bits for " << Commands.size() << " unique commands.\n";
 397
 398     if (Commands.size() == 2) {
 399       // Emit two possibilitys with if/else.
 400       O << "  if ((Bits >> " << (BitsLeft+AsmStrBits) << ") & "
 401         << ((1 << NumBits)-1) << ") {\n"
 402         << Commands[1]
 403         << "  } else {\n"
 404         << Commands[0]
 405         << "  }\n\n";
 406     } else if (Commands.size() == 1) {
 407       // Emit a single possibility.
 408       O << Commands[0] << "\n\n";
 409     } else {
 410       O << "  switch ((Bits >> " << (BitsLeft+AsmStrBits) << ") & "
 411         << ((1 << NumBits)-1) << ") {\n"
 412         << "  default:   // unreachable.\n";
 413
 414       // Print out all the cases.
 415       for (unsigned i = 0, e = Commands.size(); i != e; ++i) {
 416         O << "  case " << i << ":\n";
 417         O << Commands[i];
 418         O << "    break;\n";
 419       }
 420       O << "  }\n\n";
 421     }
 422   }
 423
 424   // Okay, delete instructions with no operand info left.
 425   for (unsigned i = 0, e = Instructions.size(); i != e; ++i) {
 426     // Entire instruction has been emitted?
 427     AsmWriterInst &Inst = Instructions[i];
 428     if (Inst.Operands.empty()) {
 429       Instructions.erase(Instructions.begin()+i);
 430       --i; --e;
 431     }
 432   }
 433
 434
 435   // Because this is a vector, we want to emit from the end.  Reverse all of the
 436   // elements in the vector.
 437   std::reverse(Instructions.begin(), Instructions.end());
 438
 439
 440   // Now that we've emitted all of the operand info that fit into 32 bits, emit
 441   // information for those instructions that are left.  This is a less dense
 442   // encoding, but we expect the main 32-bit table to handle the majority of
 443   // instructions.
 444   if (!Instructions.empty()) {
 445     // Find the opcode # of inline asm.
 446     O << "  switch (MI->getOpcode()) {\n";
 447     while (!Instructions.empty())
 448       EmitInstructions(Instructions, O);
 449
 450     O << "  }\n";
 451     O << "  return;\n";
 452   }
 453
 454   O << "}\n";
 455 }
 456
 457
 458 void AsmWriterEmitter::EmitGetRegisterName(raw_ostream &O) {
 459   CodeGenTarget Target;
 460   Record *AsmWriter = Target.getAsmWriter();
 461   std::string ClassName = AsmWriter->getValueAsString("AsmWriterClassName");
 462   const std::vector<CodeGenRegister> &Registers = Target.getRegisters();
 463
 464   StringToOffsetTable StringTable;
 465   O <<
 466   "\n\n/// getRegisterName - This method is automatically generated by tblgen\n"
 467   "/// from the register set description.  This returns the assembler name\n"
 468   "/// for the specified register.\n"
 469   "const char *" << Target.getName() << ClassName
 470   << "::getRegisterName(unsigned RegNo) {\n"
 471   << "  assert(RegNo && RegNo < " << (Registers.size()+1)
 472   << " && \"Invalid register number!\");\n"
 473   << "\n"
 474   << "  static const unsigned RegAsmOffset[] = {";
 475   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
 476     const CodeGenRegister &Reg = Registers[i];
 477
 478     std::string AsmName = Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName");
 479     if (AsmName.empty())
 480       AsmName = Reg.getName();
 481
 482
 483     if ((i % 14) == 0)
 484       O << "\n    ";
 485
 486     O << StringTable.GetOrAddStringOffset(AsmName) << ", ";
 487   }
 488   O << "0\n"
 489     << "  };\n"
 490     << "\n";
 491
 492   O << "  const char *AsmStrs =\n";
 493   StringTable.EmitString(O);
 494   O << ";\n";
 495
 496   O << "  return AsmStrs+RegAsmOffset[RegNo-1];\n"
 497     << "}\n";
 498 }
 499
 500 void AsmWriterEmitter::EmitGetInstructionName(raw_ostream &O) {
 501   CodeGenTarget Target;
 502   Record *AsmWriter = Target.getAsmWriter();
 503   std::string ClassName = AsmWriter->getValueAsString("AsmWriterClassName");
 504
 505   const std::vector<const CodeGenInstruction*> &NumberedInstructions =
 506     Target.getInstructionsByEnumValue();
 507
 508   StringToOffsetTable StringTable;
 509   O <<
 510 "\n\n#ifdef GET_INSTRUCTION_NAME\n"
 511 "#undef GET_INSTRUCTION_NAME\n\n"
 512 "/// getInstructionName: This method is automatically generated by tblgen\n"
 513 "/// from the instruction set description.  This returns the enum name of the\n"
 514 "/// specified instruction.\n"
 515   "const char *" << Target.getName() << ClassName
 516   << "::getInstructionName(unsigned Opcode) {\n"
 517   << "  assert(Opcode < " << NumberedInstructions.size()
 518   << " && \"Invalid instruction number!\");\n"
 519   << "\n"
 520   << "  static const unsigned InstAsmOffset[] = {";
 521   for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i) {
 522     const CodeGenInstruction &Inst = *NumberedInstructions[i];
 523
 524     std::string AsmName = Inst.TheDef->getName();
 525     if ((i % 14) == 0)
 526       O << "\n    ";
 527
 528     O << StringTable.GetOrAddStringOffset(AsmName) << ", ";
 529   }
 530   O << "0\n"
 531   << "  };\n"
 532   << "\n";
 533
 534   O << "  const char *Strs =\n";
 535   StringTable.EmitString(O);
 536   O << ";\n";
 537
 538   O << "  return Strs+InstAsmOffset[Opcode];\n"
 539   << "}\n\n#endif\n";
 540 }
 541
 542
 543
 544 void AsmWriterEmitter::run(raw_ostream &O) {
 545   EmitSourceFileHeader("Assembly Writer Source Fragment", O);
 546
 547   EmitPrintInstruction(O);
 548   EmitGetRegisterName(O);
 549   EmitGetInstructionName(O);
 550 }
 551