Move current_ir_graph from ir_graph to ir_cons
[libfirm] / include / libfirm / irgraph.h
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
3  *
4  * This file is part of libFirm.
5  *
6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
9  * packaging of this file.
10  *
11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
13  * Agreement provided with the Software.
14  *
15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief    Entry point to the representation of procedure code.
23  * @author   Martin Trapp, Christian Schaefer, Goetz Lindenmaier
24  */
25 #ifndef FIRM_IR_IRGRAPH_H
26 #define FIRM_IR_IRGRAPH_H
27
28 #include <stddef.h>
29
30 #include "firm_types.h"
31 #include "begin.h"
32
33 /**
34  * @defgroup ir_graph  Procedure Graph
35  *
36  * This struct contains all information about a procedure.
37  * It's allocated directly to memory.
38  *
39  * The fields of ir_graph:
40  *
41  * - ent             The entity describing this procedure.
42  *
43  * The beginning and end of a graph:
44  *
45  * - start_block     This ir_node is the block that contains the unique
46  *                   start node of the procedure.  With it it contains
47  *                   the Proj's on starts results.
48  *                   Further all Const nodes are placed in the start block.
49  * - start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
50  *
51  * - end_block       This ir_node is the block that contains the unique
52  *                   end node of the procedure.  This block contains no
53  *                   further nodes.
54  * - end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
55  *
56  * The following nodes are Projs from the Start node, held in ir_graph for
57  * simple access:
58  *
59  * - frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
60  *                   the procedure as output.  This is the Proj node on the
61  *                   third output of the start node.  This output of the start
62  *                   node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
63  *                   variables are modeled as data flow edges.  Static
64  *                   allocated arrays can not be represented as data flow
65  *                   edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
66  *                   frame.
67  *
68  * - globals         This models a pointer to a space in the memory where
69  *                   _all_ global things are held.  Select from this pointer
70  *                   with a Sel node the pointer to a global variable /
71  *                   procedure / compiler known function... .
72  *
73  * - tls             This models a pointer to a space in the memory where
74  *                   thread local things are held.  Select from this pointer
75  *                   with a Sel node the pointer to a thread local variable.
76  *
77  * - args            The ir_node that produces the arguments of the method as
78  *                   its result.  This is a Proj node on the fourth output of
79  *                   the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
80  *
81  * - proj_args       The proj nodes of the args node.
82  *
83  * - no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
84  *                   so there is this globally reachable node.
85  *
86  * Data structures that are private to a graph:
87  *
88  * - obst            An obstack that contains all nodes.
89  *
90  * - current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
91  *                   one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
92  *                   to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
93  *                   Only needed for ir construction.
94  *
95  * - params/n_loc    An int giving the number of local variables in this
96  *                  procedure.  This is needed for ir construction. Name will
97  *                   be changed.
98  *
99  * - value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
100  *                   for optimizing use in iropt.c.
101  *
102  * - Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
103  *                   during ir construction.
104  *
105  * - visited         A int used as flag to traverse the ir_graph.
106  *
107  * - block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
108  *
109  * @{
110  */
111
112 /**
113  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
114  *
115  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
116  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
117  *
118  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
119  *               the procedure parameters.
120  *
121  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
122  * represent a procedure in FIRM.
123  *
124  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
125  * to point to this graph. Further it allocates the following nodes needed
126  * for every procedure:
127  *
128  * - The start block containing a start node and Proj nodes for its
129  *   seven results (X, M, P, P, P, T, P).
130  * - The end block containing an end node. This block is not matured
131  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
132  *   (Maturing a block means fixing its number of predecessors.)
133  * - The current block, which is empty and also not matured.
134  *
135  * Further it enters the global store into the data structure of the start
136  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
137  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
138  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
139  * graph after calling ir_graph.
140  *
141  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
142  * if no global cse was performed on the graph.
143  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
144  * (and during construction: did actually change something).
145  * Code placement is necessary.
146  *
147  * @see new_pseudo_ir_graph()
148  */
149 FIRM_API ir_graph *new_ir_graph(ir_entity *ent, int n_loc);
150
151 /** Frees the passed irgraph.
152  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
153  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
154  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
155  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
156  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
157  * graph, nor the entity standing for this graph.
158  */
159 FIRM_API void free_ir_graph(ir_graph *irg);
160
161 /**
162  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
163  *
164  *   @param thing     an arbitrary pointer
165  *
166  *   @return
167  *       true if the thing is a IR graph, else false
168  */
169 FIRM_API int is_ir_graph(const void *thing);
170
171 /** Returns the entity of an IR graph. */
172 FIRM_API ir_entity *get_irg_entity(const ir_graph *irg);
173 /** Sets the entity of an IR graph. */
174 FIRM_API void set_irg_entity(ir_graph *irg, ir_entity *ent);
175
176 /** Returns the frame type of an IR graph. */
177 FIRM_API ir_type *get_irg_frame_type(ir_graph *irg);
178 /** Sets the frame type of an IR graph. */
179 FIRM_API void set_irg_frame_type(ir_graph *irg, ir_type *ftp);
180
181 /** Returns the start block of an IR graph. */
182 FIRM_API ir_node *get_irg_start_block(const ir_graph *irg);
183 /** Sets the start block of an IR graph. */
184 FIRM_API void set_irg_start_block(ir_graph *irg, ir_node *node);
185
186 /** Returns the Start node of an IR graph. */
187 FIRM_API ir_node *get_irg_start(const ir_graph *irg);
188 /** Sets the Start node of an IR graph. */
189 FIRM_API void set_irg_start(ir_graph *irg, ir_node *node);
190
191 /** Returns the end block of an IR graph. */
192 FIRM_API ir_node *get_irg_end_block(const ir_graph *irg);
193 /** Sets the end block of an IR graph. */
194 FIRM_API void set_irg_end_block(ir_graph *irg, ir_node *node);
195
196 /** Returns the End node of an IR graph. */
197 FIRM_API ir_node *get_irg_end(const ir_graph *irg);
198 /** Sets the End node of an IR graph. */
199 FIRM_API void set_irg_end(ir_graph *irg, ir_node *node);
200
201 /** Returns the node that represents the initial control flow of the given
202  * IR graph. */
203 FIRM_API ir_node *get_irg_initial_exec(const ir_graph *irg);
204 /** Sets the node that represents the initial control of the given IR graph. */
205 FIRM_API void set_irg_initial_exec(ir_graph *irg, ir_node *node);
206
207 /** Returns the node that represents the frame pointer of the given IR graph. */
208 FIRM_API ir_node *get_irg_frame(const ir_graph *irg);
209 /** Sets the node that represents the frame pointer of the given IR graph. */
210 FIRM_API void set_irg_frame(ir_graph *irg, ir_node *node);
211
212 /** Returns the node that represents the initial memory of the given IR graph. */
213 FIRM_API ir_node *get_irg_initial_mem(const ir_graph *irg);
214 /** Sets the node that represents the initial memory of the given IR graph. */
215 FIRM_API void set_irg_initial_mem(ir_graph *irg, ir_node *node);
216
217 /** Returns the node that represents the argument pointer of the given IR graph. */
218 FIRM_API ir_node *get_irg_args(const ir_graph *irg);
219 /** Sets the node that represents the argument pointer of the given IR graph. */
220 FIRM_API void set_irg_args(ir_graph *irg, ir_node *node);
221
222 /** Returns the NoMem node of the given IR graph. */
223 FIRM_API ir_node *get_irg_no_mem(const ir_graph *irg);
224 FIRM_API void set_irg_no_mem(ir_graph *irg, ir_node *node);
225
226 /** Returns the number of value numbers of an IR graph. */
227 FIRM_API int get_irg_n_locs(ir_graph *irg);
228
229 /** Returns the graph number. */
230 FIRM_API long get_irg_graph_nr(const ir_graph *irg);
231
232 /**
233  * Returns the graph number. This is a unique number for the graph and is
234  * smaller than get_irp_last_idx()
235  * Note: you cannot use this number for get_irp_irg()
236  */
237 FIRM_API size_t get_irg_idx(const ir_graph *irg);
238
239 /**
240  * Get the node for an index.
241  * @param irg The graph.
242  * @param idx The index you want the node for.
243  * @return    The node with that index or NULL, if there is no node with that
244  *            index.
245  * @note      The node you got might be dead.
246  */
247 FIRM_API ir_node *get_idx_irn(const ir_graph *irg, unsigned idx);
248
249
250 /** The states of an ir graph.
251  *
252  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
253  *
254  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
255  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
256  *
257  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All standard Firm nodes are
258  * allowed.
259  *
260  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
261  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
262  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
263  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
264  *
265  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
266  * (and probably most standard Firm are removed).
267  */
268 typedef enum {
269         phase_building,  /**< The graph is still being constructed. */
270         phase_high,      /**< The construction of the graph is finish, high level nodes may be present. */
271         phase_low,       /**< High level nodes are removed. */
272         phase_backend    /**< The graph is taken by the backend.  Machine specific nodes may be present. */
273 } irg_phase_state;
274
275 /** Returns the phase_state of an IR graph. */
276 FIRM_API irg_phase_state get_irg_phase_state(const ir_graph *irg);
277
278 /** Sets the phase state of an IR graph. */
279 FIRM_API void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
280
281 /** state: op_pin_state_pinned
282    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
283    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
284    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
285    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
286    the node.
287    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
288 FIRM_API op_pin_state get_irg_pinned(const ir_graph *irg);
289
290 /** state: callee_information_state
291  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
292  *  computed by an analysis.
293  *
294  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
295  *  information must be computed for the whole program, or not?
296  */
297 typedef enum {
298         irg_callee_info_none,
299         irg_callee_info_consistent,
300         irg_callee_info_inconsistent
301 } irg_callee_info_state;
302
303 /** Returns the callee_info_state of an IR graph. */
304 FIRM_API irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
305
306 /** Sets the callee_info_state of an IR graph. */
307 FIRM_API void set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
308
309 /** property:
310  *  Tells how to handle an ir graph in inlining.
311  */
312 typedef enum {
313         irg_inline_any,            /**< No restriction on inlining. Default. */
314         irg_inline_forbidden,      /**< The graph must not be inlined. */
315         irg_inline_recomended,     /**< The graph should be inlined. */
316         irg_inline_forced,         /**< The graph must be inlined. */
317         irg_inline_forced_no_body  /**< The graph must be inlined. No body is allowed
318                                         to be emitted. */
319 } irg_inline_property;
320
321 /** Returns the inline property of a graph. */
322 FIRM_API irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
323 /** Sets the inline property of a graph. */
324 FIRM_API void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
325
326 /**
327  * Returns the mask of the additional graph properties.
328  * The properties are automatically inherited from the method type
329  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
330  * set_irg_additional_properties().
331  *
332  * @return a bitset of mtp_additional_properties values
333  */
334 FIRM_API mtp_additional_properties get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
335
336 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
337 FIRM_API void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
338                                             mtp_additional_properties property_mask);
339
340 /** Sets one additional graph property. */
341 FIRM_API void add_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
342                                             mtp_additional_properties flag);
343
344 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
345 FIRM_API void set_irg_link(ir_graph *irg, void *thing);
346 FIRM_API void *get_irg_link(const ir_graph *irg);
347
348 /** Increments visited flag by one.
349  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
350 FIRM_API void inc_irg_visited(ir_graph *irg);
351 FIRM_API ir_visited_t get_irg_visited(const ir_graph *irg);
352 FIRM_API void set_irg_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
353 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
354  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
355 FIRM_API ir_visited_t get_max_irg_visited(void);
356 FIRM_API void set_max_irg_visited(int val);
357 FIRM_API ir_visited_t inc_max_irg_visited(void);
358
359 /** Increments block_visited by one.
360  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
361 FIRM_API void inc_irg_block_visited(ir_graph *irg);
362 FIRM_API ir_visited_t get_irg_block_visited(const ir_graph *irg);
363 FIRM_API void set_irg_block_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
364
365 /**
366  * Debug helpers: You can indicate whether you are currently using visited or
367  * block_visited flags. If NDEBUG is not defined, then the compiler will abort
368  * if 2 parties try to use the flags.
369  */
370 typedef enum ir_resources_t {
371         IR_RESOURCE_NONE          = 0,
372         IR_RESOURCE_BLOCK_VISITED = 1 << 0,  /**< Block visited flags are used. */
373         IR_RESOURCE_BLOCK_MARK    = 1 << 1,  /**< Block mark bits are used. */
374         IR_RESOURCE_IRN_VISITED   = 1 << 2,  /**< IR-node visited flags are used. */
375         IR_RESOURCE_IRN_LINK      = 1 << 3,  /**< IR-node link fields are used. */
376         IR_RESOURCE_LOOP_LINK     = 1 << 4,  /**< IR-loop link fields are used. */
377         IR_RESOURCE_PHI_LIST      = 1 << 5   /**< Block Phi lists are used. */
378 } ir_resources_t;
379 ENUM_BITSET(ir_resources_t)
380
381 #ifndef NDEBUG
382 FIRM_API void ir_reserve_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
383 FIRM_API void ir_free_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
384 FIRM_API ir_resources_t ir_resources_reserved(const ir_graph *irg);
385 #else
386 #define ir_reserve_resources(irg,resources)  (void)0
387 #define ir_free_resources(irg,resources)     (void)0
388 #define ir_resources_reserved(irg)           0
389 #endif
390
391 /**
392  * graph state. This is used for 2 things:
393  * - stating properties about a graph
394  * - disallow certain transformations for the graph (typically highlevel
395  *   constructs are disallowed after lowering them)
396  */
397 typedef enum {
398         /**
399          * Should not construct more nodes which irarch potentially breaks down
400          */
401         IR_GRAPH_STATE_ARCH_DEP                  = 1U << 0,
402         /**
403          * mode_b nodes have been lowered so you should not create any new nodes
404          * with mode_b (except for Cmp)
405          */
406         IR_GRAPH_STATE_MODEB_LOWERED             = 1U << 1,
407         /**
408          * There are normalisations where there is no "best" representative.
409          * In this case we first normalise into 1 direction (!NORMALISATION2) and
410          * later in the other (NORMALISATION2).
411          */
412         IR_GRAPH_STATE_NORMALISATION2            = 1U << 2,
413         /**
414          * Define the semantic of Load(Sel(x)), if x has a bit offset (Bitfields!).
415          * Normally, the frontend is responsible for bitfield masking operations.
416          * Set IMPLICIT_BITFIELD_MASKING, if the lowering phase must insert masking
417          * operations.
418          */
419         IR_GRAPH_STATE_IMPLICIT_BITFIELD_MASKING = 1U << 3,
420         /**
421          * Allow localopts to remove edges to unreachable code.
422          * Warning: It is only safe to enable this when you are sure that you
423          * apply all localopts to the fixpunkt. (=in optimize_graph_df)
424          */
425         IR_GRAPH_STATE_OPTIMIZE_UNREACHABLE_CODE = 1U << 4,
426         /** graph contains no critical edges */
427         IR_GRAPH_STATE_NO_CRITICAL_EDGES         = 1U << 5,
428         /** graph contains no Bad nodes */
429         IR_GRAPH_STATE_NO_BADS                   = 1U << 6,
430         /**
431          * there exists no (obviously) unreachable code in the graph.
432          * Unreachable in this context is code that you can't reach by following
433          * execution flow from the start block.
434          */
435         IR_GRAPH_STATE_NO_UNREACHABLE_CODE       = 1U << 7,
436         /** graph contains at most one return */
437         IR_GRAPH_STATE_ONE_RETURN                = 1U << 8,
438         /** dominance information about the graph is valid */
439         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_DOMINANCE      = 1U << 9,
440         /** postdominance information about the graph is valid */
441         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_POSTDOMINANCE  = 1U << 10,
442         /**
443          * out edges (=iredges) are enable and there is no dead code that can be
444          * reached by following them
445          */
446         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUT_EDGES      = 1U << 11,
447         /** outs (irouts) are computed and up to date */
448         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUTS           = 1U << 12,
449         /** loopinfo is computed and up to date */
450         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_LOOPINFO       = 1U << 13,
451         /** entity usage information is computed and up to date */
452         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_ENTITY_USAGE   = 1U << 14,
453         /** extended basic blocks have been formed and are up to date */
454         IR_GRAPH_STATE_VALID_EXTENDED_BLOCKS     = 1U << 15,
455         /** graph contains as many returns as possible */
456         IR_GRAPH_STATE_MANY_RETURNS              = 1U << 16,
457 } ir_graph_state_t;
458 ENUM_BITSET(ir_graph_state_t)
459
460 /** set some state flags on the graph (this does not clear the other flags) */
461 FIRM_API void set_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
462 /** clear some state flags of the graph */
463 FIRM_API void clear_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
464 /** query whether a set of graph state flags are activated */
465 FIRM_API int is_irg_state(const ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
466
467 /** Set a description for local value n. */
468 FIRM_API void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
469
470 /** Get the description for local value n. */
471 FIRM_API void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
472
473 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
474  * after every irg_walk_graph().
475  */
476 FIRM_API unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
477
478 /** Returns the last irn index for this graph. */
479 FIRM_API unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
480
481 /** Returns the floating point model of this graph. */
482 FIRM_API unsigned get_irg_fp_model(const ir_graph *irg);
483
484 /** Sets a floating point model for this graph. */
485 FIRM_API void set_irg_fp_model(ir_graph *irg, unsigned model);
486
487 /**
488  * Access custom graph data.
489  * The data must have been registered with
490  * register_additional_graph_data() before.
491  * @param graph The graph to get the data from.
492  * @param type The type of the data you registered.
493  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
494  * @return A pointer of type @p type.
495  */
496 #define get_irg_data(graph,type,off) \
497         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
498
499 /**
500  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
501  * @param data The pointer to the custom data.
502  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
503  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
504  */
505 #define get_irg_data_base(data,off) \
506         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
507
508 /**
509  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
510  * @param size The size of the additional data required.
511  * @return A positive number, if the operation was successful, which
512  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
513  * registration failed.
514  */
515 FIRM_API size_t register_additional_graph_data(size_t size);
516
517 /** @} */
518
519 #include "end.h"
520
521 #endif