Temporay hook to enable register scavening for specific targets only.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / MRegisterInfo.h
index af62c13bddd06a99d96a63c80427d1af76155273..96bd0e9cdcd2972d9fa4a8a157e3aab04300b22e 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 //===- Target/MRegisterInfo.h - Target Register Information -----*- C++ -*-===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file describes an abstract interface used to get information about a
@@ -17,6 +17,7 @@
 #define LLVM_TARGET_MREGISTERINFO_H
 
 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
+#include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
 #include <cassert>
 #include <functional>
 
@@ -25,18 +26,21 @@ namespace llvm {
 class Type;
 class MachineFunction;
 class MachineInstr;
-
-/// MRegisterDesc - This record contains all of the information known about a
-/// particular register.  The AliasSet field (if not null) contains a pointer to
-/// a Zero terminated array of registers that this register aliases.  This is
+class MachineLocation;
+class MachineMove;
+class TargetRegisterClass;
+class CalleeSavedInfo;
+class BitVector;
+
+/// TargetRegisterDesc - This record contains all of the information known about
+/// a particular register.  The AliasSet field (if not null) contains a pointer
+/// to a Zero terminated array of registers that this register aliases.  This is
 /// needed for architectures like X86 which have AL alias AX alias EAX.
 /// Registers that this does not apply to simply should set this to null.
 ///
-struct MRegisterDesc {
-  const char     *Name;       // Assembly language name for the register
-  const unsigned *AliasSet;   // Register Alias Set, described above
-  unsigned        Flags;      // Flags identifying register properties (below)
-  unsigned        TSFlags;    // Target Specific Flags
+struct TargetRegisterDesc {
+  const char     *Name;         // Assembly language name for the register
+  const unsigned *AliasSet;     // Register Alias Set, described above
 };
 
 class TargetRegisterClass {
@@ -44,27 +48,117 @@ public:
   typedef const unsigned* iterator;
   typedef const unsigned* const_iterator;
 
+  typedef const MVT::ValueType* vt_iterator;
+  typedef const TargetRegisterClass* const * sc_iterator;
 private:
+  unsigned ID;
+  bool  isSubClass;
+  const vt_iterator VTs;
+  const sc_iterator SubClasses;
+  const sc_iterator SuperClasses;
   const unsigned RegSize, Alignment;    // Size & Alignment of register in bytes
   const iterator RegsBegin, RegsEnd;
 public:
-  TargetRegisterClass(unsigned RS, unsigned Al, iterator RB, iterator RE)
-    : RegSize(RS), Alignment(Al), RegsBegin(RB), RegsEnd(RE) {}
+  TargetRegisterClass(unsigned id,
+                      const MVT::ValueType *vts,
+                      const TargetRegisterClass * const *subcs,
+                      const TargetRegisterClass * const *supcs,
+                      unsigned RS, unsigned Al, iterator RB, iterator RE)
+    : ID(id), VTs(vts), SubClasses(subcs), SuperClasses(supcs),
+    RegSize(RS), Alignment(Al), RegsBegin(RB), RegsEnd(RE) {}
   virtual ~TargetRegisterClass() {}     // Allow subclasses
-
-  // begin/end - Return all of the registers in this class.
+  
+  /// getID() - Return the register class ID number.
+  ///
+  unsigned getID() const { return ID; }
+  
+  /// begin/end - Return all of the registers in this class.
+  ///
   iterator       begin() const { return RegsBegin; }
   iterator         end() const { return RegsEnd; }
 
-  // getNumRegs - Return the number of registers in this class
+  /// getNumRegs - Return the number of registers in this class.
+  ///
   unsigned getNumRegs() const { return RegsEnd-RegsBegin; }
 
-  // getRegister - Return the specified register in the class
+  /// getRegister - Return the specified register in the class.
+  ///
   unsigned getRegister(unsigned i) const {
     assert(i < getNumRegs() && "Register number out of range!");
     return RegsBegin[i];
   }
 
+  /// contains - Return true if the specified register is included in this
+  /// register class.
+  bool contains(unsigned Reg) const {
+    for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
+      if (*I == Reg) return true;
+    return false;
+  }
+
+  /// hasType - return true if this TargetRegisterClass has the ValueType vt.
+  ///
+  bool hasType(MVT::ValueType vt) const {
+    for(int i = 0; VTs[i] != MVT::Other; ++i)
+      if (VTs[i] == vt)
+        return true;
+    return false;
+  }
+  
+  /// vt_begin / vt_end - Loop over all of the value types that can be
+  /// represented by values in this register class.
+  vt_iterator vt_begin() const {
+    return VTs;
+  }
+
+  vt_iterator vt_end() const {
+    vt_iterator I = VTs;
+    while (*I != MVT::Other) ++I;
+    return I;
+  }
+
+  /// hasSubRegClass - return true if the specified TargetRegisterClass is a
+  /// sub-register class of this TargetRegisterClass.
+  bool hasSubRegClass(const TargetRegisterClass *cs) const {
+    for (int i = 0; SubClasses[i] != NULL; ++i) 
+      if (SubClasses[i] == cs)
+        return true;
+    return false;
+  }
+
+  /// subclasses_begin / subclasses_end - Loop over all of the sub-classes of
+  /// this register class.
+  sc_iterator subclasses_begin() const {
+    return SubClasses;
+  }
+  
+  sc_iterator subclasses_end() const {
+    sc_iterator I = SubClasses;
+    while (*I != NULL) ++I;
+    return I;
+  }
+  
+  /// hasSuperRegClass - return true if the specified TargetRegisterClass is a
+  /// super-register class of this TargetRegisterClass.
+  bool hasSuperRegClass(const TargetRegisterClass *cs) const {
+    for (int i = 0; SuperClasses[i] != NULL; ++i) 
+      if (SuperClasses[i] == cs)
+        return true;
+    return false;
+  }
+
+  /// superclasses_begin / superclasses_end - Loop over all of the super-classes
+  /// of this register class.
+  sc_iterator superclasses_begin() const {
+    return SuperClasses;
+  }
+  
+  sc_iterator superclasses_end() const {
+    sc_iterator I = SuperClasses;
+    while (*I != NULL) ++I;
+    return I;
+  }
+  
   /// allocation_order_begin/end - These methods define a range of registers
   /// which specify the registers in this class that are valid to register
   /// allocate, and the preferred order to allocate them in.  For example,
@@ -78,13 +172,13 @@ public:
   ///
   /// By default, these methods return all registers in the class.
   ///
-  virtual iterator allocation_order_begin(MachineFunction &MF) const {
+  virtual iterator allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const {
     return begin();
   }
-  virtual iterator allocation_order_end(MachineFunction &MF)   const {
+  virtual iterator allocation_order_end(const MachineFunction &MF)   const {
     return end();
   }
-  
+
 
 
   /// getSize - Return the size of the register in bytes, which is also the size
@@ -98,44 +192,37 @@ public:
 
 
 /// MRegisterInfo base class - We assume that the target defines a static array
-/// of MRegisterDesc objects that represent all of the machine registers that
-/// the target has.  As such, we simply have to track a pointer to this array so
-/// that we can turn register number into a register descriptor.
+/// of TargetRegisterDesc objects that represent all of the machine registers
+/// that the target has.  As such, we simply have to track a pointer to this
+/// array so that we can turn register number into a register descriptor.
 ///
 class MRegisterInfo {
 public:
   typedef const TargetRegisterClass * const * regclass_iterator;
 private:
-  const MRegisterDesc *Desc;                  // Pointer to the descriptor array
+  const TargetRegisterDesc *Desc;             // Pointer to the descriptor array
   unsigned NumRegs;                           // Number of entries in the array
 
   regclass_iterator RegClassBegin, RegClassEnd;   // List of regclasses
 
-  const TargetRegisterClass **PhysRegClasses; // Reg class for each register
   int CallFrameSetupOpcode, CallFrameDestroyOpcode;
 protected:
-  MRegisterInfo(const MRegisterDesc *D, unsigned NR,
+  MRegisterInfo(const TargetRegisterDesc *D, unsigned NR,
                 regclass_iterator RegClassBegin, regclass_iterator RegClassEnd,
-               int CallFrameSetupOpcode = -1, int CallFrameDestroyOpcode = -1);
+                int CallFrameSetupOpcode = -1, int CallFrameDestroyOpcode = -1);
   virtual ~MRegisterInfo();
 public:
 
   enum {                        // Define some target independent constants
-    /// NoRegister - This 'hard' register is a 'noop' register for all backends.
-    /// This is used as the destination register for instructions that do not
-    /// produce a value.  Some frontends may use this as an operand register to
-    /// mean special things, for example, the Sparc backend uses R0 to mean %g0
-    /// which always PRODUCES the value 0.  The X86 backend does not use this
-    /// value as an operand register, except for memory references.
-    ///
+    /// NoRegister - This physical register is not a real target register.  It
+    /// is useful as a sentinal.
     NoRegister = 0,
 
     /// FirstVirtualRegister - This is the first register number that is
     /// considered to be a 'virtual' register, which is part of the SSA
     /// namespace.  This must be the same for all targets, which means that each
     /// target is limited to 1024 registers.
-    ///
-    FirstVirtualRegister = 1024,
+    FirstVirtualRegister = 1024
   };
 
   /// isPhysicalRegister - Return true if the specified register number is in
@@ -152,7 +239,11 @@ public:
     return Reg >= FirstVirtualRegister;
   }
 
-  const MRegisterDesc &operator[](unsigned RegNo) const {
+  /// getAllocatableSet - Returns a bitset indexed by register number
+  /// indicating if a register is allocatable or not.
+  BitVector getAllocatableSet(MachineFunction &MF) const;
+
+  const TargetRegisterDesc &operator[](unsigned RegNo) const {
     assert(RegNo < NumRegs &&
            "Attempting to access record for invalid register number!");
     return Desc[RegNo];
@@ -161,15 +252,8 @@ public:
   /// Provide a get method, equivalent to [], but more useful if we have a
   /// pointer to this object.
   ///
-  const MRegisterDesc &get(unsigned RegNo) const { return operator[](RegNo); }
-
-  /// getRegClass - Return the register class for the specified physical
-  /// register.
-  ///
-  const TargetRegisterClass *getRegClass(unsigned RegNo) const {
-    assert(RegNo < NumRegs && "Register number out of range!");
-    assert(PhysRegClasses[RegNo] && "Register is not in a class!");
-    return PhysRegClasses[RegNo];
+  const TargetRegisterDesc &get(unsigned RegNo) const {
+    return operator[](RegNo);
   }
 
   /// getAliasSet - Return the set of registers aliased by the specified
@@ -200,8 +284,33 @@ public:
     return false;
   }
 
-  virtual const unsigned* getCalleeSaveRegs() const = 0;
+  /// regsOverlap - Returns true if the two registers are equal or alias
+  /// each other. The registers may be virtual register.
+  bool regsOverlap(unsigned regA, unsigned regB) const {
+    if (regA == regB)
+      return true;
+
+    if (isVirtualRegister(regA) || isVirtualRegister(regB))
+      return false;
+    return areAliases(regA, regB);
+  }
+
+  /// getCalleeSavedRegs - Return a null-terminated list of all of the
+  /// callee saved registers on this target. The register should be in the
+  /// order of desired callee-save stack frame offset. The first register is
+  /// closed to the incoming stack pointer if stack grows down, and vice versa.
+  virtual const unsigned* getCalleeSavedRegs() const = 0;
+
+  /// getCalleeSavedRegClasses - Return a null-terminated list of the preferred
+  /// register classes to spill each callee saved register with.  The order and
+  /// length of this list match the getCalleeSaveRegs() list.
+  virtual const TargetRegisterClass* const *getCalleeSavedRegClasses() const =0;
 
+  /// getReservedRegs - Returns a bitset indexed by physical register number
+  /// indicating if a register is a special register that has particular uses and
+  /// should be considered unavailable at all times, e.g. SP, RA. This is used by
+  /// register scavenger to determine what registers are free.
+  virtual BitVector getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const = 0;
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Register Class Information
@@ -215,43 +324,54 @@ public:
   unsigned getNumRegClasses() const {
     return regclass_end()-regclass_begin();
   }
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // All basic block modifier functions below return the number of
-  // instructions added to (negative if removed from) the basic block
-  // passed as their first argument.
-  //
-  // FIXME: This is only needed because we use a std::vector instead
-  // of an ilist to keep MachineBasicBlock instructions. Inserting an
-  // instruction to a MachineBasicBlock invalidates all iterators to
-  // the basic block. The return value can be used to update an index
-  // to the machine basic block instruction vector and circumvent the
-  // iterator elimination problem but this is really not needed if we
-  // move to a better representation.
-  //
+  
+  /// getRegClass - Returns the register class associated with the enumeration
+  /// value.  See class TargetOperandInfo.
+  const TargetRegisterClass *getRegClass(unsigned i) const {
+    assert(i <= getNumRegClasses() && "Register Class ID out of range");
+    return i ? RegClassBegin[i - 1] : NULL;
+  }
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Interfaces used by the register allocator and stack frame
   // manipulation passes to move data around between registers,
-  // immediates and memory.  The return value is the number of
-  // instructions added to (negative if removed from) the basic block.
+  // immediates and memory.  FIXME: Move these to TargetInstrInfo.h.
   //
 
-  virtual int storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
-                                  MachineBasicBlock::iterator MI,
-                                  unsigned SrcReg, int FrameIndex,
-                                  const TargetRegisterClass *RC) const = 0;
+  /// spillCalleeSavedRegisters - Issues instruction(s) to spill all callee saved
+  /// registers and returns true if it isn't possible / profitable to do so by
+  /// issuing a series of store instructions via storeRegToStackSlot(). Returns
+  /// false otherwise.
+  virtual bool spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
+                                         MachineBasicBlock::iterator MI,
+                                const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
+    return false;
+  }
+
+  /// restoreCalleeSavedRegisters - Issues instruction(s) to restore all callee
+  /// saved registers and returns true if it isn't possible / profitable to do
+  /// so by issuing a series of load instructions via loadRegToStackSlot().
+  /// Returns false otherwise.
+  virtual bool restoreCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
+                                           MachineBasicBlock::iterator MI,
+                                const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
+    return false;
+  }
 
-  virtual int loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
+  virtual void storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
-                                   unsigned DestReg, int FrameIndex,
+                                   unsigned SrcReg, int FrameIndex,
                                    const TargetRegisterClass *RC) const = 0;
 
-  virtual int copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
-                           MachineBasicBlock::iterator MI,
-                           unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
-                           const TargetRegisterClass *RC) const = 0;
+  virtual void loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
+                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
+                                    unsigned DestReg, int FrameIndex,
+                                    const TargetRegisterClass *RC) const = 0;
 
+  virtual void copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
+                            MachineBasicBlock::iterator MI,
+                            unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
+                            const TargetRegisterClass *RC) const = 0;
 
   /// foldMemoryOperand - Attempt to fold a load or store of the
   /// specified stack slot into the specified machine instruction for
@@ -262,9 +382,26 @@ public:
   virtual MachineInstr* foldMemoryOperand(MachineInstr* MI,
                                           unsigned OpNum,
                                           int FrameIndex) const {
-    return NULL;
+    return 0;
   }
 
+  /// targetHandlesStackFrameRounding - Returns true if the target is responsible
+  /// for rounding up the stack frame (probably at emitPrologue time).
+  virtual bool targetHandlesStackFrameRounding() const {
+    return false;
+  }
+
+  /// requiresRegisterScavenging - returns true if the target requires (and
+  /// can make use of) the register scavenger.
+  virtual bool requiresRegisterScavenging() const {
+    return false;
+  }
+  
+  /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
+  /// pointer register. For most targets this is true only if the function has
+  /// variable sized allocas or if frame pointer elimination is disabled.
+  virtual bool hasFP(const MachineFunction &MF) const = 0;
+
   /// getCallFrameSetup/DestroyOpcode - These methods return the opcode of the
   /// frame setup/destroy instructions if they exist (-1 otherwise).  Some
   /// targets use pseudo instructions in order to abstract away the difference
@@ -280,25 +417,28 @@ public:
   /// instructions (but only if the Target is using them).  It is responsible
   /// for eliminating these instructions, replacing them with concrete
   /// instructions.  This method need only be implemented if using call frame
-  /// setup/destroy pseudo instructions. The return value is the number of
-  /// instructions added to (negative if removed from) the basic block.
+  /// setup/destroy pseudo instructions.
   ///
-  virtual void 
+  virtual void
   eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF,
                                 MachineBasicBlock &MBB,
                                 MachineBasicBlock::iterator MI) const {
     assert(getCallFrameSetupOpcode()== -1 && getCallFrameDestroyOpcode()== -1 &&
-          "eliminateCallFramePseudoInstr must be implemented if using"
-          " call frame setup/destroy pseudo instructions!");
+           "eliminateCallFramePseudoInstr must be implemented if using"
+           " call frame setup/destroy pseudo instructions!");
     assert(0 && "Call Frame Pseudo Instructions do not exist on this target!");
   }
 
+  /// processFunctionBeforeCalleeSavedScan - This method is called immediately
+  /// before PrologEpilogInserter scans the physical registers used to determine
+  /// what callee saved registers should be spilled. This method is optional.
+  virtual void processFunctionBeforeCalleeSavedScan(MachineFunction &MF) const {
+  }
+
   /// processFunctionBeforeFrameFinalized - This method is called immediately
   /// before the specified functions frame layout (MF.getFrameInfo()) is
   /// finalized.  Once the frame is finalized, MO_FrameIndex operands are
-  /// replaced with direct constants.  This method is optional. The return value
-  /// is the number of instructions added to (negative if removed from) the
-  /// basic block
+  /// replaced with direct constants.  This method is optional.
   ///
   virtual void processFunctionBeforeFrameFinalized(MachineFunction &MF) const {
   }
@@ -311,8 +451,7 @@ public:
   /// finished product. The return value is the number of instructions
   /// added to (negative if removed from) the basic block.
   ///
-  virtual void eliminateFrameIndex(MachineFunction &MF,
-                                   MachineBasicBlock::iterator MI) const = 0;
+  virtual void eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator MI) const = 0;
 
   /// emitProlog/emitEpilog - These methods insert prolog and epilog code into
   /// the function. The return value is the number of instructions
@@ -321,9 +460,36 @@ public:
   virtual void emitPrologue(MachineFunction &MF) const = 0;
   virtual void emitEpilogue(MachineFunction &MF,
                             MachineBasicBlock &MBB) const = 0;
+                            
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// Debug information queries.
+  
+  /// getDwarfRegNum - Map a target register to an equivalent dwarf register
+  /// number.  Returns -1 if there is no equivalent value.
+  virtual int getDwarfRegNum(unsigned RegNum) const = 0;
+
+  /// getFrameRegister - This method should return the register used as a base
+  /// for values allocated in the current stack frame.
+  virtual unsigned getFrameRegister(MachineFunction &MF) const = 0;
+  
+  /// getRARegister - This method should return the register where the return
+  /// address can be found.
+  virtual unsigned getRARegister() const = 0;
+  
+  /// getLocation - This method should return the actual location of a frame
+  /// variable given the frame index.  The location is returned in ML.
+  /// Subclasses should override this method for special handling of frame
+  /// variables and call MRegisterInfo::getLocation for the default action.
+  virtual void getLocation(MachineFunction &MF, unsigned Index,
+                           MachineLocation &ML) const;
+                           
+  /// getInitialFrameState - Returns a list of machine moves that are assumed
+  /// on entry to all functions.  Note that LabelID is ignored (assumed to be
+  /// the beginning of the function.)
+  virtual void getInitialFrameState(std::vector<MachineMove> &Moves) const;
 };
 
-// This is useful when building DenseMaps keyed on virtual registers
+// This is useful when building IndexedMaps keyed on virtual registers
 struct VirtReg2IndexFunctor : std::unary_function<unsigned, unsigned> {
   unsigned operator()(unsigned Reg) const {
     return Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;