utils/TableGen/InstrInfoEmitter.cpp

   1 //===- InstrInfoEmitter.cpp - Generate a Instruction Set Desc. ------------===//
   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 responsible for emitting a description of the target
  11 // instruction set for the code generator.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstrInfoEmitter.h"
  16 #include "CodeGenTarget.h"
  17 #include "Record.h"
  18 #include <algorithm>
  19 #include <iostream>
  20 using namespace llvm;
  21
  22 static void PrintDefList(const std::vector<Record*> &Uses,
  23                          unsigned Num, std::ostream &OS) {
  24   OS << "static const unsigned ImplicitList" << Num << "[] = { ";
  25   for (unsigned i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i)
  26     OS << getQualifiedName(Uses[i]) << ", ";
  27   OS << "0 };\n";
  28 }
  29
  30 //===----------------------------------------------------------------------===//
  31 // Instruction Itinerary Information.
  32 //===----------------------------------------------------------------------===//
  33
  34 struct RecordNameComparator {
  35   bool operator()(const Record *Rec1, const Record *Rec2) const {
  36     return Rec1->getName() < Rec2->getName();
  37   }
  38 };
  39
  40 void InstrInfoEmitter::GatherItinClasses() {
  41   std::vector<Record*> DefList =
  42   Records.getAllDerivedDefinitions("InstrItinClass");
  43   std::sort(DefList.begin(), DefList.end(), RecordNameComparator());
  44
  45   for (unsigned i = 0, N = DefList.size(); i < N; i++)
  46     ItinClassMap[DefList[i]->getName()] = i;
  47 }
  48
  49 unsigned InstrInfoEmitter::getItinClassNumber(const Record *InstRec) {
  50   return ItinClassMap[InstRec->getValueAsDef("Itinerary")->getName()];
  51 }
  52
  53 //===----------------------------------------------------------------------===//
  54 // Operand Info Emission.
  55 //===----------------------------------------------------------------------===//
  56
  57 std::vector<std::string>
  58 InstrInfoEmitter::GetOperandInfo(const CodeGenInstruction &Inst) {
  59   std::vector<std::string> Result;
  60
  61   for (unsigned i = 0, e = Inst.OperandList.size(); i != e; ++i) {
  62     // Handle aggregate operands and normal operands the same way by expanding
  63     // either case into a list of operands for this op.
  64     std::vector<CodeGenInstruction::OperandInfo> OperandList;
  65
  66     // This might be a multiple operand thing.  Targets like X86 have
  67     // registers in their multi-operand operands.  It may also be an anonymous
  68     // operand, which has a single operand, but no declared class for the
  69     // operand.
  70     DagInit *MIOI = Inst.OperandList[i].MIOperandInfo;
  71
  72     if (!MIOI || MIOI->getNumArgs() == 0) {
  73       // Single, anonymous, operand.
  74       OperandList.push_back(Inst.OperandList[i]);
  75     } else {
  76       for (unsigned j = 0, e = Inst.OperandList[i].MINumOperands; j != e; ++j) {
  77         OperandList.push_back(Inst.OperandList[i]);
  78
  79         Record *OpR = dynamic_cast<DefInit*>(MIOI->getArg(j))->getDef();
  80         OperandList.back().Rec = OpR;
  81       }
  82     }
  83
  84     for (unsigned j = 0, e = OperandList.size(); j != e; ++j) {
  85       Record *OpR = OperandList[j].Rec;
  86       std::string Res;
  87
  88       if (OpR->isSubClassOf("RegisterClass"))
  89         Res += getQualifiedName(OpR) + "RegClassID, ";
  90       else
  91         Res += "0, ";
  92       // Fill in applicable flags.
  93       Res += "0";
  94
  95       // Ptr value whose register class is resolved via callback.
  96       if (OpR->getName() == "ptr_rc")
  97         Res += "|(1<<TOI::LookupPtrRegClass)";
  98
  99       // Predicate operands.  Check to see if the original unexpanded operand
 100       // was of type PredicateOperand.
 101       if (Inst.OperandList[i].Rec->isSubClassOf("PredicateOperand"))
 102         Res += "|(1<<TOI::Predicate)";
 103
 104       // Optional def operands.  Check to see if the original unexpanded operand
 105       // was of type OptionalDefOperand.
 106       if (Inst.OperandList[i].Rec->isSubClassOf("OptionalDefOperand"))
 107         Res += "|(1<<TOI::OptionalDef)";
 108
 109       // Fill in constraint info.
 110       Res += ", " + Inst.OperandList[i].Constraints[j];
 111       Result.push_back(Res);
 112     }
 113   }
 114
 115   return Result;
 116 }
 117
 118 void InstrInfoEmitter::EmitOperandInfo(std::ostream &OS,
 119                                        OperandInfoMapTy &OperandInfoIDs) {
 120   // ID #0 is for no operand info.
 121   unsigned OperandListNum = 0;
 122   OperandInfoIDs[std::vector<std::string>()] = ++OperandListNum;
 123
 124   OS << "\n";
 125   const CodeGenTarget &Target = CDP.getTargetInfo();
 126   for (CodeGenTarget::inst_iterator II = Target.inst_begin(),
 127        E = Target.inst_end(); II != E; ++II) {
 128     std::vector<std::string> OperandInfo = GetOperandInfo(II->second);
 129     unsigned &N = OperandInfoIDs[OperandInfo];
 130     if (N != 0) continue;
 131
 132     N = ++OperandListNum;
 133     OS << "static const TargetOperandInfo OperandInfo" << N << "[] = { ";
 134     for (unsigned i = 0, e = OperandInfo.size(); i != e; ++i)
 135       OS << "{ " << OperandInfo[i] << " }, ";
 136     OS << "};\n";
 137   }
 138 }
 139
 140 //===----------------------------------------------------------------------===//
 141 // Instruction Analysis
 142 //===----------------------------------------------------------------------===//
 143
 144 class InstAnalyzer {
 145   const CodeGenDAGPatterns &CDP;
 146   bool &mayStore;
 147   bool &mayLoad;
 148   bool &HasSideEffects;
 149 public:
 150   InstAnalyzer(const CodeGenDAGPatterns &cdp,
 151                bool &maystore, bool &mayload, bool &hse)
 152     : CDP(cdp), mayStore(maystore), mayLoad(mayload), HasSideEffects(hse){
 153   }
 154
 155   void Analyze(Record *InstRecord) {
 156     const TreePattern *Pattern = CDP.getInstruction(InstRecord).getPattern();
 157     if (Pattern == 0) return;  // No pattern.
 158
 159     // FIXME: Assume only the first tree is the pattern. The others are clobber
 160     // nodes.
 161     AnalyzeNode(Pattern->getTree(0));
 162   }
 163
 164 private:
 165   void AnalyzeNode(const TreePatternNode *N) {
 166     if (N->isLeaf())
 167       return;
 168
 169     // Analyze children.
 170     for (unsigned i = 0, e = N->getNumChildren(); i != e; ++i)
 171       AnalyzeNode(N->getChild(i));
 172
 173     // Ignore set nodes, which are not SDNodes.
 174     if (N->getOperator()->getName() == "set")
 175       return;
 176
 177     // Get information about the SDNode for the operator.
 178     const SDNodeInfo &OpInfo = CDP.getSDNodeInfo(N->getOperator());
 179
 180     // If node writes to memory, it obviously stores to memory.
 181     if (OpInfo.hasProperty(SDNPMayStore))
 182       mayStore = true;
 183
 184     // If it reads memory, remember this.
 185     if (OpInfo.hasProperty(SDNPMayLoad))
 186       mayLoad = true;
 187
 188     // If it reads memory, remember this.
 189     if (OpInfo.hasProperty(SDNPSideEffect))
 190       HasSideEffects = true;
 191
 192     if (const CodeGenIntrinsic *IntInfo = N->getIntrinsicInfo(CDP)) {
 193       // If this is an intrinsic, analyze it.
 194       if (IntInfo->ModRef >= CodeGenIntrinsic::ReadArgMem)
 195         mayLoad = true;// These may load memory.
 196
 197       if (IntInfo->ModRef >= CodeGenIntrinsic::WriteArgMem)
 198         mayStore = true;// Intrinsics that can write to memory are 'mayStore'.
 199
 200       if (IntInfo->ModRef >= CodeGenIntrinsic::WriteMem)
 201         // WriteMem intrinsics can have other strange effects.
 202         HasSideEffects = true;
 203     }
 204   }
 205
 206 };
 207
 208 void InstrInfoEmitter::InferFromPattern(const CodeGenInstruction &Inst,
 209                                         bool &MayStore, bool &MayLoad,
 210                                         bool &HasSideEffects) {
 211   MayStore = MayLoad = HasSideEffects = false;
 212
 213   InstAnalyzer(CDP, MayStore, MayLoad, HasSideEffects).Analyze(Inst.TheDef);
 214
 215   // InstAnalyzer only correctly analyzes mayStore/mayLoad so far.
 216   if (Inst.mayStore) {  // If the .td file explicitly sets mayStore, use it.
 217     // If we decided that this is a store from the pattern, then the .td file
 218     // entry is redundant.
 219     if (MayStore)
 220       fprintf(stderr,
 221               "Warning: mayStore flag explicitly set on instruction '%s'"
 222               " but flag already inferred from pattern.\n",
 223               Inst.TheDef->getName().c_str());
 224     MayStore = true;
 225   }
 226
 227   if (Inst.mayLoad) {  // If the .td file explicitly sets mayLoad, use it.
 228     // If we decided that this is a load from the pattern, then the .td file
 229     // entry is redundant.
 230     if (MayLoad)
 231       fprintf(stderr,
 232               "Warning: mayLoad flag explicitly set on instruction '%s'"
 233               " but flag already inferred from pattern.\n",
 234               Inst.TheDef->getName().c_str());
 235     MayLoad = true;
 236   }
 237
 238   if (Inst.neverHasSideEffects) {
 239     // If we already decided that this instruction has no side effects, then the
 240     // .td file entry is redundant.
 241     if (!HasSideEffects)
 242       fprintf(stderr,
 243               "Warning: neverHasSideEffects flag explicitly set on instruction"
 244               " '%s' but flag already inferred from pattern.\n",
 245               Inst.TheDef->getName().c_str());
 246     HasSideEffects = false;
 247   }
 248 }
 249
 250
 251 //===----------------------------------------------------------------------===//
 252 // Main Output.
 253 //===----------------------------------------------------------------------===//
 254
 255 // run - Emit the main instruction description records for the target...
 256 void InstrInfoEmitter::run(std::ostream &OS) {
 257   GatherItinClasses();
 258
 259   EmitSourceFileHeader("Target Instruction Descriptors", OS);
 260   OS << "namespace llvm {\n\n";
 261
 262   CodeGenTarget Target;
 263   const std::string &TargetName = Target.getName();
 264   Record *InstrInfo = Target.getInstructionSet();
 265
 266   // Keep track of all of the def lists we have emitted already.
 267   std::map<std::vector<Record*>, unsigned> EmittedLists;
 268   unsigned ListNumber = 0;
 269
 270   // Emit all of the instruction's implicit uses and defs.
 271   for (CodeGenTarget::inst_iterator II = Target.inst_begin(),
 272          E = Target.inst_end(); II != E; ++II) {
 273     Record *Inst = II->second.TheDef;
 274     std::vector<Record*> Uses = Inst->getValueAsListOfDefs("Uses");
 275     if (!Uses.empty()) {
 276       unsigned &IL = EmittedLists[Uses];
 277       if (!IL) PrintDefList(Uses, IL = ++ListNumber, OS);
 278     }
 279     std::vector<Record*> Defs = Inst->getValueAsListOfDefs("Defs");
 280     if (!Defs.empty()) {
 281       unsigned &IL = EmittedLists[Defs];
 282       if (!IL) PrintDefList(Defs, IL = ++ListNumber, OS);
 283     }
 284   }
 285
 286   OperandInfoMapTy OperandInfoIDs;
 287
 288   // Emit all of the operand info records.
 289   EmitOperandInfo(OS, OperandInfoIDs);
 290
 291   // Emit all of the TargetInstrDesc records in their ENUM ordering.
 292   //
 293   OS << "\nstatic const TargetInstrDesc " << TargetName
 294      << "Insts[] = {\n";
 295   std::vector<const CodeGenInstruction*> NumberedInstructions;
 296   Target.getInstructionsByEnumValue(NumberedInstructions);
 297
 298   for (unsigned i = 0, e = NumberedInstructions.size(); i != e; ++i)
 299     emitRecord(*NumberedInstructions[i], i, InstrInfo, EmittedLists,
 300                OperandInfoIDs, OS);
 301   OS << "};\n";
 302   OS << "} // End llvm namespace \n";
 303 }
 304
 305 void InstrInfoEmitter::emitRecord(const CodeGenInstruction &Inst, unsigned Num,
 306                                   Record *InstrInfo,
 307                          std::map<std::vector<Record*>, unsigned> &EmittedLists,
 308                                   const OperandInfoMapTy &OpInfo,
 309                                   std::ostream &OS) {
 310   // Determine properties of the instruction from its pattern.
 311   bool mayStore, mayLoad, HasSideEffects;
 312   InferFromPattern(Inst, mayStore, mayLoad, HasSideEffects);
 313
 314   int MinOperands = 0;
 315   if (!Inst.OperandList.empty())
 316     // Each logical operand can be multiple MI operands.
 317     MinOperands = Inst.OperandList.back().MIOperandNo +
 318                   Inst.OperandList.back().MINumOperands;
 319
 320   OS << "  { ";
 321   OS << Num << ",\t" << MinOperands << ",\t"
 322      << Inst.NumDefs << ",\t" << getItinClassNumber(Inst.TheDef)
 323      << ",\t\"" << Inst.TheDef->getName() << "\", 0";
 324
 325   // Emit all of the target indepedent flags...
 326   if (Inst.isReturn)     OS << "|(1<<TID::Return)";
 327   if (Inst.isBranch)     OS << "|(1<<TID::Branch)";
 328   if (Inst.isIndirectBranch) OS << "|(1<<TID::IndirectBranch)";
 329   if (Inst.isBarrier)    OS << "|(1<<TID::Barrier)";
 330   if (Inst.hasDelaySlot) OS << "|(1<<TID::DelaySlot)";
 331   if (Inst.isCall)       OS << "|(1<<TID::Call)";
 332   if (Inst.isSimpleLoad) OS << "|(1<<TID::SimpleLoad)";
 333   if (mayLoad)           OS << "|(1<<TID::MayLoad)";
 334   if (mayStore)          OS << "|(1<<TID::MayStore)";
 335   if (Inst.isImplicitDef)OS << "|(1<<TID::ImplicitDef)";
 336   if (Inst.isPredicable) OS << "|(1<<TID::Predicable)";
 337   if (Inst.isConvertibleToThreeAddress) OS << "|(1<<TID::ConvertibleTo3Addr)";
 338   if (Inst.isCommutable) OS << "|(1<<TID::Commutable)";
 339   if (Inst.isTerminator) OS << "|(1<<TID::Terminator)";
 340   if (Inst.isReMaterializable) OS << "|(1<<TID::Rematerializable)";
 341   if (Inst.isNotDuplicable)    OS << "|(1<<TID::NotDuplicable)";
 342   if (Inst.hasOptionalDef)     OS << "|(1<<TID::HasOptionalDef)";
 343   if (Inst.usesCustomDAGSchedInserter)
 344     OS << "|(1<<TID::UsesCustomDAGSchedInserter)";
 345   if (Inst.isVariadic)         OS << "|(1<<TID::Variadic)";
 346   if (Inst.mayHaveSideEffects) OS << "|(1<<TID::MayHaveSideEffects)";
 347   if (!HasSideEffects)         OS << "|(1<<TID::NeverHasSideEffects)";
 348   OS << ", 0";
 349
 350   // Emit all of the target-specific flags...
 351   ListInit *LI    = InstrInfo->getValueAsListInit("TSFlagsFields");
 352   ListInit *Shift = InstrInfo->getValueAsListInit("TSFlagsShifts");
 353   if (LI->getSize() != Shift->getSize())
 354     throw "Lengths of " + InstrInfo->getName() +
 355           ":(TargetInfoFields, TargetInfoPositions) must be equal!";
 356
 357   for (unsigned i = 0, e = LI->getSize(); i != e; ++i)
 358     emitShiftedValue(Inst.TheDef, dynamic_cast<StringInit*>(LI->getElement(i)),
 359                      dynamic_cast<IntInit*>(Shift->getElement(i)), OS);
 360
 361   OS << ", ";
 362
 363   // Emit the implicit uses and defs lists...
 364   std::vector<Record*> UseList = Inst.TheDef->getValueAsListOfDefs("Uses");
 365   if (UseList.empty())
 366     OS << "NULL, ";
 367   else
 368     OS << "ImplicitList" << EmittedLists[UseList] << ", ";
 369
 370   std::vector<Record*> DefList = Inst.TheDef->getValueAsListOfDefs("Defs");
 371   if (DefList.empty())
 372     OS << "NULL, ";
 373   else
 374     OS << "ImplicitList" << EmittedLists[DefList] << ", ";
 375
 376   // Emit the operand info.
 377   std::vector<std::string> OperandInfo = GetOperandInfo(Inst);
 378   if (OperandInfo.empty())
 379     OS << "0";
 380   else
 381     OS << "OperandInfo" << OpInfo.find(OperandInfo)->second;
 382
 383   OS << " },  // Inst #" << Num << " = " << Inst.TheDef->getName() << "\n";
 384 }
 385
 386
 387 void InstrInfoEmitter::emitShiftedValue(Record *R, StringInit *Val,
 388                                         IntInit *ShiftInt, std::ostream &OS) {
 389   if (Val == 0 || ShiftInt == 0)
 390     throw std::string("Illegal value or shift amount in TargetInfo*!");
 391   RecordVal *RV = R->getValue(Val->getValue());
 392   int Shift = ShiftInt->getValue();
 393
 394   if (RV == 0 || RV->getValue() == 0) {
 395     // This isn't an error if this is a builtin instruction.
 396     if (R->getName() != "PHI" &&
 397         R->getName() != "INLINEASM" &&
 398         R->getName() != "LABEL" &&
 399         R->getName() != "EXTRACT_SUBREG" &&
 400         R->getName() != "INSERT_SUBREG")
 401       throw R->getName() + " doesn't have a field named '" +
 402             Val->getValue() + "'!";
 403     return;
 404   }
 405
 406   Init *Value = RV->getValue();
 407   if (BitInit *BI = dynamic_cast<BitInit*>(Value)) {
 408     if (BI->getValue()) OS << "|(1<<" << Shift << ")";
 409     return;
 410   } else if (BitsInit *BI = dynamic_cast<BitsInit*>(Value)) {
 411     // Convert the Bits to an integer to print...
 412     Init *I = BI->convertInitializerTo(new IntRecTy());
 413     if (I)
 414       if (IntInit *II = dynamic_cast<IntInit*>(I)) {
 415         if (II->getValue()) {
 416           if (Shift)
 417             OS << "|(" << II->getValue() << "<<" << Shift << ")";
 418           else
 419             OS << "|" << II->getValue();
 420         }
 421         return;
 422       }
 423
 424   } else if (IntInit *II = dynamic_cast<IntInit*>(Value)) {
 425     if (II->getValue()) {
 426       if (Shift)
 427         OS << "|(" << II->getValue() << "<<" << Shift << ")";
 428       else
 429         OS << II->getValue();
 430     }
 431     return;
 432   }
 433
 434   std::cerr << "Unhandled initializer: " << *Val << "\n";
 435   throw "In record '" + R->getName() + "' for TSFlag emission.";
 436 }
 437