Nuke the old JIT.
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / CodeEmitterGen.cpp
index 6cf18c2ded9e37b091ce2338616d047dd95ba645..11911b63b7bd5365d5eba2136d0ee456e579b78c 100644 (file)
 //===- CodeEmitterGen.cpp - Code Emitter Generator ------------------------===//
-// 
+//
 //                     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 is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// FIXME: Document.
+// CodeEmitterGen uses the descriptions of instructions and their fields to
+// construct an automated code emitter: a function that, given a MachineInstr,
+// returns the (currently, 32-bit unsigned) value of the instruction.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "CodeEmitterGen.h"
-#include "Record.h"
-#include "Support/Debug.h"
+#include "CodeGenTarget.h"
+#include "llvm/ADT/StringExtras.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/TableGen/Record.h"
+#include "llvm/TableGen/TableGenBackend.h"
+#include <map>
+#include <string>
+#include <vector>
 using namespace llvm;
 
-void CodeEmitterGen::run(std::ostream &o) {
-  std::vector<Record*> Insts = Records.getAllDerivedDefinitions("Instruction");
+namespace {
 
-  EmitSourceFileHeader("Machine Code Emitter", o);
+class CodeEmitterGen {
+  RecordKeeper &Records;
+public:
+  CodeEmitterGen(RecordKeeper &R) : Records(R) {}
 
-  std::string Namespace = "V9::";
-  std::string ClassName = "SparcV9CodeEmitter::";
+  void run(raw_ostream &o);
+private:
+  int getVariableBit(const std::string &VarName, BitsInit *BI, int bit);
+  std::string getInstructionCase(Record *R, CodeGenTarget &Target);
+  void AddCodeToMergeInOperand(Record *R, BitsInit *BI,
+                               const std::string &VarName,
+                               unsigned &NumberedOp,
+                               std::set<unsigned> &NamedOpIndices,
+                               std::string &Case, CodeGenTarget &Target);
 
-  //const std::string &Namespace = Inst->getValue("Namespace")->getName();
-  o << "unsigned " << ClassName
-    << "getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI) {\n"
-    << "  unsigned Value = 0;\n"
-    << "  DEBUG(std::cerr << MI);\n"
-    << "  switch (MI.getOpcode()) {\n";
-  for (std::vector<Record*>::iterator I = Insts.begin(), E = Insts.end();
-       I != E; ++I) {
-    Record *R = *I;
-    o << "    case " << Namespace << R->getName() << ": {\n"
-      << "      DEBUG(std::cerr << \"Emitting " << R->getName() << "\\n\");\n";
+};
 
-    BitsInit *BI = R->getValueAsBitsInit("Inst");
+// If the VarBitInit at position 'bit' matches the specified variable then
+// return the variable bit position.  Otherwise return -1.
+int CodeEmitterGen::getVariableBit(const std::string &VarName,
+                                   BitsInit *BI, int bit) {
+  if (VarBitInit *VBI = dyn_cast<VarBitInit>(BI->getBit(bit))) {
+    if (VarInit *VI = dyn_cast<VarInit>(VBI->getBitVar()))
+      if (VI->getName() == VarName)
+        return VBI->getBitNum();
+  } else if (VarInit *VI = dyn_cast<VarInit>(BI->getBit(bit))) {
+    if (VI->getName() == VarName)
+      return 0;
+  }
+
+  return -1;
+}
 
-    unsigned Value = 0;
-    const std::vector<RecordVal> &Vals = R->getValues();
+void CodeEmitterGen::
+AddCodeToMergeInOperand(Record *R, BitsInit *BI, const std::string &VarName,
+                        unsigned &NumberedOp,
+                        std::set<unsigned> &NamedOpIndices,
+                        std::string &Case, CodeGenTarget &Target) {
+  CodeGenInstruction &CGI = Target.getInstruction(R);
 
-    DEBUG(o << "      // prefilling: ");
-    // Start by filling in fixed values...
-    for (unsigned i = 0, e = BI->getNumBits(); i != e; ++i) {
-      if (BitInit *B = dynamic_cast<BitInit*>(BI->getBit(e-i-1))) {
-        Value |= B->getValue() << (e-i-1);
-        DEBUG(o << B->getValue());
-      } else {
-        DEBUG(o << "0");
+  // Determine if VarName actually contributes to the Inst encoding.
+  int bit = BI->getNumBits()-1;
+
+  // Scan for a bit that this contributed to.
+  for (; bit >= 0; ) {
+    if (getVariableBit(VarName, BI, bit) != -1)
+      break;
+    
+    --bit;
+  }
+  
+  // If we found no bits, ignore this value, otherwise emit the call to get the
+  // operand encoding.
+  if (bit < 0) return;
+  
+  // If the operand matches by name, reference according to that
+  // operand number. Non-matching operands are assumed to be in
+  // order.
+  unsigned OpIdx;
+  if (CGI.Operands.hasOperandNamed(VarName, OpIdx)) {
+    // Get the machine operand number for the indicated operand.
+    OpIdx = CGI.Operands[OpIdx].MIOperandNo;
+    assert(!CGI.Operands.isFlatOperandNotEmitted(OpIdx) &&
+           "Explicitly used operand also marked as not emitted!");
+  } else {
+    unsigned NumberOps = CGI.Operands.size();
+    /// If this operand is not supposed to be emitted by the
+    /// generated emitter, skip it.
+    while (NumberedOp < NumberOps &&
+           (CGI.Operands.isFlatOperandNotEmitted(NumberedOp) ||
+              (NamedOpIndices.size() && NamedOpIndices.count(
+                CGI.Operands.getSubOperandNumber(NumberedOp).first)))) {
+      ++NumberedOp;
+
+      if (NumberedOp >= CGI.Operands.back().MIOperandNo +
+                        CGI.Operands.back().MINumOperands) {
+        errs() << "Too few operands in record " << R->getName() <<
+                  " (no match for variable " << VarName << "):\n";
+        errs() << *R;
+        errs() << '\n';
+
+        return;
       }
     }
-    DEBUG(o << "\n");
 
-    DEBUG(o << "      // " << *R->getValue("Inst") << "\n");
-    o << "      Value = " << Value << "U;\n\n";
+    OpIdx = NumberedOp++;
+  }
+  
+  std::pair<unsigned, unsigned> SO = CGI.Operands.getSubOperandNumber(OpIdx);
+  std::string &EncoderMethodName = CGI.Operands[SO.first].EncoderMethodName;
+  
+  // If the source operand has a custom encoder, use it. This will
+  // get the encoding for all of the suboperands.
+  if (!EncoderMethodName.empty()) {
+    // A custom encoder has all of the information for the
+    // sub-operands, if there are more than one, so only
+    // query the encoder once per source operand.
+    if (SO.second == 0) {
+      Case += "      // op: " + VarName + "\n" +
+              "      op = " + EncoderMethodName + "(MI, " + utostr(OpIdx);
+      Case += ", Fixups, STI";
+      Case += ");\n";
+    }
+  } else {
+    Case += "      // op: " + VarName + "\n" +
+      "      op = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(" + utostr(OpIdx) + ")";
+    Case += ", Fixups, STI";
+    Case += ");\n";
+  }
+  
+  for (; bit >= 0; ) {
+    int varBit = getVariableBit(VarName, BI, bit);
+    
+    // If this bit isn't from a variable, skip it.
+    if (varBit == -1) {
+      --bit;
+      continue;
+    }
     
-    // Loop over all of the fields in the instruction determining which are the
-    // operands to the instruction. 
-    //
-    unsigned op = 0;
-    std::map<std::string, unsigned> OpOrder;
-    std::map<std::string, bool> OpContinuous;
+    // Figure out the consecutive range of bits covered by this operand, in
+    // order to generate better encoding code.
+    int beginInstBit = bit;
+    int beginVarBit = varBit;
+    int N = 1;
+    for (--bit; bit >= 0;) {
+      varBit = getVariableBit(VarName, BI, bit);
+      if (varBit == -1 || varBit != (beginVarBit - N)) break;
+      ++N;
+      --bit;
+    }
+     
+    uint64_t opMask = ~(uint64_t)0 >> (64-N);
+    int opShift = beginVarBit - N + 1;
+    opMask <<= opShift;
+    opShift = beginInstBit - beginVarBit;
+    
+    if (opShift > 0) {
+      Case += "      Value |= (op & UINT64_C(" + utostr(opMask) + ")) << " +
+              itostr(opShift) + ";\n";
+    } else if (opShift < 0) {
+      Case += "      Value |= (op & UINT64_C(" + utostr(opMask) + ")) >> " + 
+              itostr(-opShift) + ";\n";
+    } else {
+      Case += "      Value |= op & UINT64_C(" + utostr(opMask) + ");\n";
+    }
+  }
+}
+
+
+std::string CodeEmitterGen::getInstructionCase(Record *R,
+                                               CodeGenTarget &Target) {
+  std::string Case;
+  
+  BitsInit *BI = R->getValueAsBitsInit("Inst");
+  const std::vector<RecordVal> &Vals = R->getValues();
+  unsigned NumberedOp = 0;
+
+  std::set<unsigned> NamedOpIndices;
+  // Collect the set of operand indices that might correspond to named
+  // operand, and skip these when assigning operands based on position.
+  if (Target.getInstructionSet()->
+       getValueAsBit("noNamedPositionallyEncodedOperands")) {
+    CodeGenInstruction &CGI = Target.getInstruction(R);
     for (unsigned i = 0, e = Vals.size(); i != e; ++i) {
-      if (!Vals[i].getPrefix() &&  !Vals[i].getValue()->isComplete()) {
-        // Is the operand continuous? If so, we can just mask and OR it in
-        // instead of doing it bit-by-bit, saving a lot in runtime cost.        
-        const BitsInit *InstInit = BI;
-        int beginBitInVar = -1, endBitInVar = -1;
-        int beginBitInInst = -1, endBitInInst = -1;
-        bool continuous = true;
-
-        for (int bit = InstInit->getNumBits()-1; bit >= 0; --bit) {
-          if (VarBitInit *VBI =
-              dynamic_cast<VarBitInit*>(InstInit->getBit(bit))) {
-            TypedInit *TI = VBI->getVariable();
-            if (VarInit *VI = dynamic_cast<VarInit*>(TI)) {
-              // only process the current variable
-              if (VI->getName() != Vals[i].getName())
-                continue;
-
-              if (beginBitInVar == -1)
-                beginBitInVar = VBI->getBitNum();
-
-              if (endBitInVar == -1)
-                endBitInVar = VBI->getBitNum();
-              else {
-                if (endBitInVar == (int)VBI->getBitNum() + 1)
-                  endBitInVar = VBI->getBitNum();
-                else {
-                  continuous = false;
-                  break;
-                }
-              }
-
-              if (beginBitInInst == -1)
-                beginBitInInst = bit;
-              if (endBitInInst == -1)
-                endBitInInst = bit;
-              else {
-                if (endBitInInst == bit + 1)
-                  endBitInInst = bit;
-                else {
-                  continuous = false;
-                  break;
-                }
-              }
-
-              // maintain same distance between bits in field and bits in
-              // instruction. if the relative distances stay the same
-              // throughout,
-              if (beginBitInVar - (int)VBI->getBitNum() !=
-                  beginBitInInst - bit) {
-                continuous = false;
-                break;
-              }
-            }
-          }
-        }
-
-        // If we have found no bit in "Inst" which comes from this field, then
-        // this is not an operand!!
-        if (beginBitInInst != -1) {
-          o << "      // op" << op << ": " << Vals[i].getName() << "\n"
-            << "      int64_t op" << op 
-            <<" = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand("<<op<<"));\n";
-          //<< "   MachineOperand &op" << op <<" = MI.getOperand("<<op<<");\n";
-          OpOrder[Vals[i].getName()] = op++;
-          
-          DEBUG(o << "      // Var: begin = " << beginBitInVar 
-                  << ", end = " << endBitInVar
-                  << "; Inst: begin = " << beginBitInInst
-                  << ", end = " << endBitInInst << "\n");
-          
-          if (continuous) {
-            DEBUG(o << "      // continuous: op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
-                    << "\n");
-            
-            // Mask off the right bits
-            // Low mask (ie. shift, if necessary)
-            assert(endBitInVar >= 0 && "Negative shift amount in masking!");
-            if (endBitInVar != 0) {
-              o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
-                << " >>= " << endBitInVar << ";\n";
-              beginBitInVar -= endBitInVar;
-              endBitInVar = 0;
-            }
-            
-            // High mask
-            o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
-              << " &= (1<<" << beginBitInVar+1 << ") - 1;\n";
-            
-            // Shift the value to the correct place (according to place in inst)
-            assert(endBitInInst >= 0 && "Negative shift amount in inst position!");
-            if (endBitInInst != 0)
-              o << "      op" << OpOrder[Vals[i].getName()]
-              << " <<= " << endBitInInst << ";\n";
-            
-            // Just OR in the result
-            o << "      Value |= op" << OpOrder[Vals[i].getName()] << ";\n";
-          }
-          
-          // otherwise, will be taken care of in the loop below using this
-          // value:
-          OpContinuous[Vals[i].getName()] = continuous;
-        }
-      }
+      unsigned OpIdx;
+      if (!CGI.Operands.hasOperandNamed(Vals[i].getName(), OpIdx))
+        continue;
+
+      NamedOpIndices.insert(OpIdx);
+    }
+  }
+
+  // Loop over all of the fields in the instruction, determining which are the
+  // operands to the instruction.
+  for (unsigned i = 0, e = Vals.size(); i != e; ++i) {
+    // Ignore fixed fields in the record, we're looking for values like:
+    //    bits<5> RST = { ?, ?, ?, ?, ? };
+    if (Vals[i].getPrefix() || Vals[i].getValue()->isComplete())
+      continue;
+    
+    AddCodeToMergeInOperand(R, BI, Vals[i].getName(), NumberedOp,
+                            NamedOpIndices, Case, Target);
+  }
+  
+  std::string PostEmitter = R->getValueAsString("PostEncoderMethod");
+  if (!PostEmitter.empty()) {
+    Case += "      Value = " + PostEmitter + "(MI, Value";
+    Case += ", STI";
+    Case += ");\n";
+  }
+  
+  return Case;
+}
+
+void CodeEmitterGen::run(raw_ostream &o) {
+  CodeGenTarget Target(Records);
+  std::vector<Record*> Insts = Records.getAllDerivedDefinitions("Instruction");
+
+  // For little-endian instruction bit encodings, reverse the bit order
+  Target.reverseBitsForLittleEndianEncoding();
+
+  const std::vector<const CodeGenInstruction*> &NumberedInstructions =
+    Target.getInstructionsByEnumValue();
+
+  // Emit function declaration
+  o << "uint64_t " << Target.getName();
+  o << "MCCodeEmitter::getBinaryCodeForInstr(const MCInst &MI,\n"
+    << "    SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups,\n"
+    << "    const MCSubtargetInfo &STI) const {\n";
+
+  // Emit instruction base values
+  o << "  static const uint64_t InstBits[] = {\n";
+  for (std::vector<const CodeGenInstruction*>::const_iterator
+          IN = NumberedInstructions.begin(),
+          EN = NumberedInstructions.end();
+       IN != EN; ++IN) {
+    const CodeGenInstruction *CGI = *IN;
+    Record *R = CGI->TheDef;
+
+    if (R->getValueAsString("Namespace") == "TargetOpcode" ||
+        R->getValueAsBit("isPseudo")) {
+      o << "    UINT64_C(0),\n";
+      continue;
     }
 
-    for (unsigned f = 0, e = Vals.size(); f != e; ++f) {
-      if (Vals[f].getPrefix()) {
-        BitsInit *FieldInitializer = (BitsInit*)Vals[f].getValue();
-
-        // Scan through the field looking for bit initializers of the current
-        // variable...
-        for (int i = FieldInitializer->getNumBits()-1; i >= 0; --i) {
-          if (BitInit *BI = dynamic_cast<BitInit*>(FieldInitializer->getBit(i)))
-          {
-            DEBUG(o << "      // bit init: f: " << f << ", i: " << i << "\n");
-          } else if (UnsetInit *UI =
-                     dynamic_cast<UnsetInit*>(FieldInitializer->getBit(i))) {
-            DEBUG(o << "      // unset init: f: " << f << ", i: " << i << "\n");
-          } else if (VarBitInit *VBI =
-                     dynamic_cast<VarBitInit*>(FieldInitializer->getBit(i))) {
-            TypedInit *TI = VBI->getVariable();
-            if (VarInit *VI = dynamic_cast<VarInit*>(TI)) {
-              // If the bits of the field are laid out consecutively in the
-              // instruction, then instead of separately ORing in bits, just
-              // mask and shift the entire field for efficiency.
-              if (OpContinuous[VI->getName()]) {
-                // already taken care of in the loop above, thus there is no
-                // need to individually OR in the bits
-
-                // for debugging, output the regular version anyway, commented
-                DEBUG(o << "      // Value |= getValueBit(op"
-                        << OpOrder[VI->getName()] << ", " << VBI->getBitNum()
-                        << ")" << " << " << i << ";\n");
-              } else {
-                o << "      Value |= getValueBit(op" << OpOrder[VI->getName()]
-                  << ", " << VBI->getBitNum()
-                  << ")" << " << " << i << ";\n";
-              }
-            } else if (FieldInit *FI = dynamic_cast<FieldInit*>(TI)) {
-              // FIXME: implement this!
-              o << "FIELD INIT not implemented yet!\n";
-            } else {
-              o << "Error: UNIMPLEMENTED\n";
-            }
-          }
-        }
-      }
+    BitsInit *BI = R->getValueAsBitsInit("Inst");
+
+    // Start by filling in fixed values.
+    uint64_t Value = 0;
+    for (unsigned i = 0, e = BI->getNumBits(); i != e; ++i) {
+      if (BitInit *B = dyn_cast<BitInit>(BI->getBit(e-i-1)))
+        Value |= (uint64_t)B->getValue() << (e-i-1);
     }
+    o << "    UINT64_C(" << Value << ")," << '\t' << "// " << R->getName() << "\n";
+  }
+  o << "    UINT64_C(0)\n  };\n";
+
+  // Map to accumulate all the cases.
+  std::map<std::string, std::vector<std::string> > CaseMap;
+
+  // Construct all cases statement for each opcode
+  for (std::vector<Record*>::iterator IC = Insts.begin(), EC = Insts.end();
+        IC != EC; ++IC) {
+    Record *R = *IC;
+    if (R->getValueAsString("Namespace") == "TargetOpcode" ||
+        R->getValueAsBit("isPseudo"))
+      continue;
+    const std::string &InstName = R->getValueAsString("Namespace") + "::"
+      + R->getName();
+    std::string Case = getInstructionCase(R, Target);
+
+    CaseMap[Case].push_back(InstName);
+  }
 
+  // Emit initial function code
+  o << "  const unsigned opcode = MI.getOpcode();\n"
+    << "  uint64_t Value = InstBits[opcode];\n"
+    << "  uint64_t op = 0;\n"
+    << "  (void)op;  // suppress warning\n"
+    << "  switch (opcode) {\n";
+
+  // Emit each case statement
+  std::map<std::string, std::vector<std::string> >::iterator IE, EE;
+  for (IE = CaseMap.begin(), EE = CaseMap.end(); IE != EE; ++IE) {
+    const std::string &Case = IE->first;
+    std::vector<std::string> &InstList = IE->second;
+
+    for (int i = 0, N = InstList.size(); i < N; i++) {
+      if (i) o << "\n";
+      o << "    case " << InstList[i]  << ":";
+    }
+    o << " {\n";
+    o << Case;
     o << "      break;\n"
       << "    }\n";
   }
 
+  // Default case: unhandled opcode
   o << "  default:\n"
-    << "    std::cerr << \"Not supported instr: \" << MI << \"\\n\";\n"
-    << "    abort();\n"
+    << "    std::string msg;\n"
+    << "    raw_string_ostream Msg(msg);\n"
+    << "    Msg << \"Not supported instr: \" << MI;\n"
+    << "    report_fatal_error(Msg.str());\n"
     << "  }\n"
     << "  return Value;\n"
-    << "}\n";
+    << "}\n\n";
+}
 
-  EmitSourceFileTail(o);
+} // End anonymous namespace
+
+namespace llvm {
+
+void EmitCodeEmitter(RecordKeeper &RK, raw_ostream &OS) {
+  emitSourceFileHeader("Machine Code Emitter", OS);
+  CodeEmitterGen(RK).run(OS);
 }
+
+} // End llvm namespace