Implement an x86-64 ABI detail of passing structs by hidden first
authorDan Gohman <gohman@apple.com>
Mon, 21 Apr 2008 23:59:07 +0000 (23:59 +0000)
committerDan Gohman <gohman@apple.com>
Mon, 21 Apr 2008 23:59:07 +0000 (23:59 +0000)
argument. The x86-64 ABI requires the incoming value of %rdi to
be copied to %rax on exit from a function that is returning a
large C struct.

Also, add a README-X86-64 entry detailing the missed optimization
opportunity and proposing an alternative approach.

git-svn-id: https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk@50075 91177308-0d34-0410-b5e6-96231b3b80d8

lib/Target/X86/README-X86-64.txt
lib/Target/X86/X86ISelLowering.cpp
lib/Target/X86/X86MachineFunctionInfo.h
test/CodeGen/X86/x86-64-sret-return.ll [new file with mode: 0644]

index 359b83d01a6efd88b550e3f95864117b6c483690..594a66f832b6dd78e1a816c7b91ac7b232094969 100644 (file)
@@ -236,3 +236,24 @@ on the result of the movb).
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
+The x86-64 ABI for hidden-argument struct returns requires that the
+incoming value of %rdi be copied into %rax by the callee upon return.
+
+The idea is that it saves callers from having to remember this value,
+which would often require a callee-saved register. Callees usually
+need to keep this value live for most of their body anyway, so it
+doesn't add a significant burden on them.
+
+We currently implement this in codegen, however this is suboptimal
+because it means that it would be quite awkward to implement the
+optimization for callers.
+
+A better implementation would be to relax the LLVM IR rules for sret
+arguments to allow a function with an sret argument to have a non-void
+return type, and to have the front-end to set up the sret argument value
+as the return value of the function. The front-end could more easily
+emit uses of the returned struct value to be in terms of the function's
+lowered return value, and it would free non-C frontends from a
+complication only required by a C-based ABI.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
index 3a4dc23b9a57ead5741baf8a5676484453623313..9ba1f53f88d9268e35ec6851d7fc737486d3cf78 100644 (file)
@@ -875,6 +875,25 @@ SDOperand X86TargetLowering::LowerRET(SDOperand Op, SelectionDAG &DAG) {
     Chain = DAG.getCopyToReg(Chain, VA.getLocReg(), ValToCopy, Flag);
     Flag = Chain.getValue(1);
   }
+
+  // The x86-64 ABI for returning structs by value requires that we copy
+  // the sret argument into %rax for the return. We saved the argument into
+  // a virtual register in the entry block, so now we copy the value out
+  // and into %rax.
+  if (Subtarget->is64Bit() &&
+      DAG.getMachineFunction().getFunction()->hasStructRetAttr()) {
+    MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
+    X86MachineFunctionInfo *FuncInfo = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
+    unsigned Reg = FuncInfo->getSRetReturnReg();
+    if (!Reg) {
+      Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(getRegClassFor(MVT::i64));
+      FuncInfo->setSRetReturnReg(Reg);
+    }
+    SDOperand Val = DAG.getCopyFromReg(Chain, Reg, getPointerTy());
+
+    Chain = DAG.getCopyToReg(Chain, X86::RAX, Val, Flag);
+    Flag = Chain.getValue(1);
+  }
   
   RetOps[0] = Chain;  // Update chain.
 
@@ -1225,6 +1244,21 @@ X86TargetLowering::LowerFORMAL_ARGUMENTS(SDOperand Op, SelectionDAG &DAG) {
     }
   }
 
+  // The x86-64 ABI for returning structs by value requires that we copy
+  // the sret argument into %rax for the return. Save the argument into
+  // a virtual register so that we can access it from the return points.
+  if (Is64Bit && DAG.getMachineFunction().getFunction()->hasStructRetAttr()) {
+    MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
+    X86MachineFunctionInfo *FuncInfo = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
+    unsigned Reg = FuncInfo->getSRetReturnReg();
+    if (!Reg) {
+      Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(getRegClassFor(MVT::i64));
+      FuncInfo->setSRetReturnReg(Reg);
+    }
+    SDOperand Copy = DAG.getCopyToReg(DAG.getEntryNode(), Reg, ArgValues[0]);
+    Root = DAG.getNode(ISD::TokenFactor, MVT::Other, Copy, Root);
+  }
+
   unsigned StackSize = CCInfo.getNextStackOffset();
   // align stack specially for tail calls
   if (CC == CallingConv::Fast)
index fcdeb0572c351c1773faa6687cd449dc3736ac37..b5c9cafeca822fd46d2f17af050ae29fee38a714 100644 (file)
@@ -53,20 +53,27 @@ class X86MachineFunctionInfo : public MachineFunctionInfo {
   /// the returnaddr can be savely move to this area
   int TailCallReturnAddrDelta;
 
+  /// SRetReturnReg - Some subtargets require that sret lowering includes
+  /// returning the value of the returned struct in a register. This field
+  /// holds the virtual register into which the sret argument is passed.
+  unsigned SRetReturnReg;
+
 public:
   X86MachineFunctionInfo() : ForceFramePointer(false),
                              CalleeSavedFrameSize(0),
                              BytesToPopOnReturn(0),
                              DecorationStyle(None),
                              ReturnAddrIndex(0),
-                             TailCallReturnAddrDelta(0) {}
+                             TailCallReturnAddrDelta(0),
+                             SRetReturnReg(0) {}
   
   X86MachineFunctionInfo(MachineFunction &MF) : ForceFramePointer(false),
                                                 CalleeSavedFrameSize(0),
                                                 BytesToPopOnReturn(0),
                                                 DecorationStyle(None),
                                                 ReturnAddrIndex(0),
-                                                TailCallReturnAddrDelta(0) {}
+                                                TailCallReturnAddrDelta(0),
+                                                SRetReturnReg(0) {}
   
   bool getForceFramePointer() const { return ForceFramePointer;} 
   void setForceFramePointer(bool forceFP) { ForceFramePointer = forceFP; }
@@ -85,6 +92,9 @@ public:
 
   int getTCReturnAddrDelta() const { return TailCallReturnAddrDelta; }
   void setTCReturnAddrDelta(int delta) {TailCallReturnAddrDelta = delta;}
+
+  unsigned getSRetReturnReg() const { return SRetReturnReg; }
+  void setSRetReturnReg(unsigned Reg) { SRetReturnReg = Reg; }
 };
 } // End llvm namespace
 
diff --git a/test/CodeGen/X86/x86-64-sret-return.ll b/test/CodeGen/X86/x86-64-sret-return.ll
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9298661
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,54 @@
+; RUN: llvm-as < %s | llc | grep {movq %rdi, %rax}
+
+target datalayout = "e-p:64:64:64-i1:8:8-i8:8:8-i16:16:16-i32:32:32-i64:64:64-f32:32:32-f64:64:64-v64:64:64-v128:128:128-a0:0:64-s0:64:64-f80:128:128"
+target triple = "x86_64-apple-darwin8"
+       %struct.foo = type { [4 x i64] }
+
+define void @bar(%struct.foo* noalias sret  %agg.result, %struct.foo* %d) nounwind  {
+entry:
+       %d_addr = alloca %struct.foo*           ; <%struct.foo**> [#uses=2]
+       %memtmp = alloca %struct.foo, align 8           ; <%struct.foo*> [#uses=1]
+       %"alloca point" = bitcast i32 0 to i32          ; <i32> [#uses=0]
+       store %struct.foo* %d, %struct.foo** %d_addr
+       %tmp = load %struct.foo** %d_addr, align 8              ; <%struct.foo*> [#uses=1]
+       %tmp1 = getelementptr %struct.foo* %agg.result, i32 0, i32 0            ; <[4 x i64]*> [#uses=4]
+       %tmp2 = getelementptr %struct.foo* %tmp, i32 0, i32 0           ; <[4 x i64]*> [#uses=4]
+       %tmp3 = getelementptr [4 x i64]* %tmp1, i32 0, i32 0            ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp4 = getelementptr [4 x i64]* %tmp2, i32 0, i32 0            ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp5 = load i64* %tmp4, align 8                ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp5, i64* %tmp3, align 8
+       %tmp6 = getelementptr [4 x i64]* %tmp1, i32 0, i32 1            ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp7 = getelementptr [4 x i64]* %tmp2, i32 0, i32 1            ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp8 = load i64* %tmp7, align 8                ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp8, i64* %tmp6, align 8
+       %tmp9 = getelementptr [4 x i64]* %tmp1, i32 0, i32 2            ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp10 = getelementptr [4 x i64]* %tmp2, i32 0, i32 2           ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp11 = load i64* %tmp10, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp11, i64* %tmp9, align 8
+       %tmp12 = getelementptr [4 x i64]* %tmp1, i32 0, i32 3           ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp13 = getelementptr [4 x i64]* %tmp2, i32 0, i32 3           ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp14 = load i64* %tmp13, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp14, i64* %tmp12, align 8
+       %tmp15 = getelementptr %struct.foo* %memtmp, i32 0, i32 0               ; <[4 x i64]*> [#uses=4]
+       %tmp16 = getelementptr %struct.foo* %agg.result, i32 0, i32 0           ; <[4 x i64]*> [#uses=4]
+       %tmp17 = getelementptr [4 x i64]* %tmp15, i32 0, i32 0          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp18 = getelementptr [4 x i64]* %tmp16, i32 0, i32 0          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp19 = load i64* %tmp18, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp19, i64* %tmp17, align 8
+       %tmp20 = getelementptr [4 x i64]* %tmp15, i32 0, i32 1          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp21 = getelementptr [4 x i64]* %tmp16, i32 0, i32 1          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp22 = load i64* %tmp21, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp22, i64* %tmp20, align 8
+       %tmp23 = getelementptr [4 x i64]* %tmp15, i32 0, i32 2          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp24 = getelementptr [4 x i64]* %tmp16, i32 0, i32 2          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp25 = load i64* %tmp24, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp25, i64* %tmp23, align 8
+       %tmp26 = getelementptr [4 x i64]* %tmp15, i32 0, i32 3          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp27 = getelementptr [4 x i64]* %tmp16, i32 0, i32 3          ; <i64*> [#uses=1]
+       %tmp28 = load i64* %tmp27, align 8              ; <i64> [#uses=1]
+       store i64 %tmp28, i64* %tmp26, align 8
+       br label %return
+
+return:                ; preds = %entry
+       ret void
+}