utils/TableGen/CodeEmitterGen.cpp

   1 //===- CodeEmitterGen.cpp - Code Emitter Generator ------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // CodeEmitterGen uses the descriptions of instructions and their fields to
  11 // construct an automated code emitter: a function that, given a MachineInstr,
  12 // returns the (currently, 32-bit unsigned) value of the instruction.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "CodeEmitterGen.h"
  17 #include "CodeGenTarget.h"
  18 #include "Record.h"
  19 #include "llvm/Support/Debug.h"
  20 using namespace llvm;
  21
  22 void CodeEmitterGen::emitInstrOpBits(std::ostream &o,
  23                                      const std::vector<RecordVal> &Vals,
  24                                      std::map<std::string, unsigned> &OpOrder,
  25                                      std::map<std::string, bool> &OpContinuous)
  26 {
  27   for (unsigned f = 0, e = Vals.size(); f != e; ++f) {
  28     if (Vals[f].getPrefix()) {
  29       BitsInit *FieldInitializer = (BitsInit*)Vals[f].getValue();
  30
  31       // Scan through the field looking for bit initializers of the current
  32       // variable...
  33       for (int i = FieldInitializer->getNumBits()-1; i >= 0; --i) {
  34         Init *I = FieldInitializer->getBit(i);
  35         if (BitInit *BI = dynamic_cast<BitInit*>(I)) {
  36           DEBUG(o << "      // bit init: f: " << f << ", i: " << i << "\n");
  37         } else if (UnsetInit *UI = dynamic_cast<UnsetInit*>(I)) {
  38           DEBUG(o << "      // unset init: f: " << f << ", i: " << i << "\n");
  39         } else if (VarBitInit *VBI = dynamic_cast<VarBitInit*>(I)) {
  40           TypedInit *TI = VBI->getVariable();
  41           if (VarInit *VI = dynamic_cast<VarInit*>(TI)) {
  42             // If the bits of the field are laid out consecutively in the
  43             // instruction, then instead of separately ORing in bits, just
  44             // mask and shift the entire field for efficiency.
  45             if (OpContinuous[VI->getName()]) {
  46               // already taken care of in the loop above, thus there is no
  47               // need to individually OR in the bits
  48
  49               // for debugging, output the regular version anyway, commented
  50               DEBUG(o << "      // Value |= getValueBit(op"
  51                       << OpOrder[VI->getName()] << ", " << VBI->getBitNum()
  52                       << ")" << " << " << i << ";\n");
  53             } else {
  54               o << "      Value |= getValueBit(op" << OpOrder[VI->getName()]
  55                 << ", " << VBI->getBitNum()
  56                 << ")" << " << " << i << ";\n";
  57             }
  58           } else if (FieldInit *FI = dynamic_cast<FieldInit*>(TI)) {
  59             // FIXME: implement this!
  60             std::cerr << "Error: FieldInit not implemented!\n";
  61             abort();
  62           } else {
  63             std::cerr << "Error: unimplemented case in "
  64                       << "CodeEmitterGen::emitInstrOpBits()\n";
  65             abort();
  66           }
  67         }
  68       }
  69     }
  70   }
  71 }
  72
  73
  74 void CodeEmitterGen::run(std::ostream &o) {
  75   CodeGenTarget Target;
  76   std::vector<Record*> Insts = Records.getAllDerivedDefinitions("Instruction");
  77
  78   EmitSourceFileHeader("Machine Code Emitter", o);
  79   std::string Namespace = Insts[0]->getValueAsString("Namespace") + "::";
  80
  81   // Emit function declaration
  82   o << "unsigned " << Target.getName() << "CodeEmitter::"
  83     << "getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI) {\n"
  84     << "  unsigned Value = 0;\n"
  85     << "  DEBUG(std::cerr << MI);\n"
  86     << "  switch (MI.getOpcode()) {\n";
  87
  88   // Emit a case statement for each opcode
  89   for (std::vector<Record*>::iterator I = Insts.begin(), E = Insts.end();
  90        I != E; ++I) {
  91     Record *R = *I;
  92     o << "    case " << Namespace << R->getName() << ": {\n"
  93       << "      DEBUG(std::cerr << \"Emitting " << R->getName() << "\\n\");\n";
  94
  95     BitsInit *BI = R->getValueAsBitsInit("Inst");
  96
  97     // For little-endian instruction bit encodings, reverse the bit order
  98     if (Target.isLittleEndianEncoding()) {
  99       unsigned numBits = BI->getNumBits();
 100       BitsInit *NewBI = new BitsInit(numBits);
 101       for (unsigned bit = 0, end = numBits / 2; bit != end; ++bit) {
 102         unsigned bitSwapIdx = numBits - bit - 1;
 103         Init *OrigBit = BI->getBit(bit);
 104         Init *BitSwap = BI->getBit(bitSwapIdx);
 105         NewBI->setBit(bit, BitSwap);
 106         NewBI->setBit(bitSwapIdx, OrigBit);
 107       }
 108       if (numBits % 2) {
 109         unsigned middle = (numBits + 1) / 2;
 110         NewBI->setBit(middle, BI->getBit(middle));
 111       }
 112       BI = NewBI;
 113     }
 114
 115     unsigned Value = 0;
 116     const std::vector<RecordVal> &Vals = R->getValues();
 117
 118     DEBUG(o << "      // prefilling: ");
 119     // Start by filling in fixed values...
 120     for (unsigned i = 0, e = BI->getNumBits(); i != e; ++i) {
 121       if (BitInit *B = dynamic_cast<BitInit*>(BI->getBit(e-i-1))) {
 122         Value |= B->getValue() << (e-i-1);
 123         DEBUG(o << B->getValue());
 124       } else {
 125         DEBUG(o << "0");
 126       }
 127     }
 128     DEBUG(o << "\n");
 129
 130     DEBUG(o << "      // " << *R->getValue("Inst") << "\n");
 131     o << "      Value = " << Value << "U;\n\n";
 132
 133     // Loop over all of the fields in the instruction, determining which are the
 134     // operands to the instruction.
 135     unsigned op = 0;
 136     std::map<std::string, unsigned> OpOrder;
 137     std::map<std::string, bool> OpContinuous;
 138     for (unsigned i = 0, e = Vals.size(); i != e; ++i) {
 139       if (!Vals[i].getPrefix() && !Vals[i].getValue()->isComplete()) {
 140         // Is the operand continuous? If so, we can just mask and OR it in
 141         // instead of doing it bit-by-bit, saving a lot in runtime cost.
 142         BitsInit *InstInit = BI;
 143         int beginBitInVar = -1, endBitInVar = -1;
 144         int beginBitInInst = -1, endBitInInst = -1;
 145         bool continuous = true;
 146
 147         for (int bit = InstInit->getNumBits()-1; bit >= 0; --bit) {
 148           if (VarBitInit *VBI =
 149               dynamic_cast<VarBitInit*>(InstInit->getBit(bit))) {
 150             TypedInit *TI = VBI->getVariable();
 151             if (VarInit *VI = dynamic_cast<VarInit*>(TI)) {
 152               // only process the current variable
 153               if (VI->getName() != Vals[i].getName())
 154                 continue;
 155
 156               if (beginBitInVar == -1)
 157                 beginBitInVar = VBI->getBitNum();
 158
 159               if (endBitInVar == -1)
 160                 endBitInVar = VBI->getBitNum();
 161               else {
 162                 if (endBitInVar == (int)VBI->getBitNum() + 1)
 163                   endBitInVar = VBI->getBitNum();
 164                 else {
 165                   continuous = false;
 166                   break;
 167                 }
 168               }
 169
 170               if (beginBitInInst == -1)
 171                 beginBitInInst = bit;
 172               if (endBitInInst == -1)
 173                 endBitInInst = bit;
 174               else {
 175                 if (endBitInInst == bit + 1)
 176                   endBitInInst = bit;
 177                 else {
 178                   continuous = false;
 179                   break;
 180                 }
 181               }
 182
 183               // maintain same distance between bits in field and bits in
 184               // instruction. if the relative distances stay the same
 185               // throughout,
 186               if (beginBitInVar - (int)VBI->getBitNum() !=
 187                   beginBitInInst - bit) {
 188                 continuous = false;
 189                 break;
 190               }
 191             }
 192           }
 193         }
 194
 195         // If we have found no bit in "Inst" which comes from this field, then
 196         // this is not an operand!!
 197         if (beginBitInInst != -1) {
 198           o << "      // op" << op << ": " << Vals[i].getName() << "\n"
 199             << "      int op" << op
 200             <<" = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand("<<op<<"));\n";
 201           //<< "   MachineOperand &op" << op <<" = MI.getOperand("<<op<<");\n";
 202           OpOrder[Vals[i].getName()] = op++;
 203
 204           DEBUG(o << "      // Var: begin = " << beginBitInVar
 205                   << ", end = " << endBitInVar
 206                   << "; Inst: begin = " << beginBitInInst
 207                   << ", end = " << endBitInInst << "\n");
 208
 209           if (continuous) {
 210             DEBUG(o << "      // continuous: op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
 211                     << "\n");
 212
 213             // Mask off the right bits
 214             // Low mask (ie. shift, if necessary)
 215             assert(endBitInVar >= 0 && "Negative shift amount in masking!");
 216             if (endBitInVar != 0) {
 217               o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
 218                 << " >>= " << endBitInVar << ";\n";
 219               beginBitInVar -= endBitInVar;
 220               endBitInVar = 0;
 221             }
 222
 223             // High mask
 224             o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
 225               << " &= (1<<" << beginBitInVar+1 << ") - 1;\n";
 226
 227             // Shift the value to the correct place (according to place in inst)
 228             assert(endBitInInst >= 0 && "Negative shift amount!");
 229             if (endBitInInst != 0)
 230               o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
 231               << " <<= " << endBitInInst << ";\n";
 232
 233             // Just OR in the result
 234             o << "      Value |= op" << OpOrder[Vals[i].getName()] << ";\n";
 235           }
 236
 237           // otherwise, will be taken care of in the loop below using this
 238           // value:
 239           OpContinuous[Vals[i].getName()] = continuous;
 240         }
 241       }
 242     }
 243
 244     emitInstrOpBits(o, Vals, OpOrder, OpContinuous);
 245
 246     o << "      break;\n"
 247       << "    }\n";
 248   }
 249
 250   // Default case: unhandled opcode
 251   o << "  default:\n"
 252     << "    std::cerr << \"Not supported instr: \" << MI << \"\\n\";\n"
 253     << "    abort();\n"
 254     << "  }\n"
 255     << "  return Value;\n"
 256     << "}\n\n";
 257 }