Correct comment: The first block in a graph is matured.
[libfirm] / include / libfirm / irgraph.h
1 /*
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3  *
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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 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 /** Sets the NoMem node of graph @p irg. */
225 FIRM_API void set_irg_no_mem(ir_graph *irg, ir_node *node);
226
227 /** Returns the number of value numbers of an IR graph. */
228 FIRM_API int get_irg_n_locs(ir_graph *irg);
229
230 /** Returns the graph number. */
231 FIRM_API long get_irg_graph_nr(const ir_graph *irg);
232
233 /**
234  * Returns the graph number. This is a unique number for the graph and is
235  * smaller than get_irp_last_idx()
236  * Note: you cannot use this number for get_irp_irg()
237  */
238 FIRM_API size_t get_irg_idx(const ir_graph *irg);
239
240 /**
241  * Returns the node for an index.
242  * @param irg The graph.
243  * @param idx The index you want the node for.
244  * @return    The node with that index or NULL, if there is no node with that
245  *            index.
246  * @note      The node you got might be dead.
247  * @see get_irn_idx()
248  */
249 FIRM_API ir_node *get_idx_irn(const ir_graph *irg, unsigned idx);
250
251
252 /** The states of an ir graph.
253  *
254  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
255  *
256  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
257  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
258  *
259  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All standard Firm nodes are
260  * allowed.
261  *
262  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
263  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
264  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
265  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
266  *
267  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
268  * (and probably most standard Firm are removed).
269  */
270 typedef enum {
271         phase_building,  /**< The graph is still being constructed. */
272         phase_high,      /**< The construction of the graph is finish, high level nodes may be present. */
273         phase_low,       /**< High level nodes are removed. */
274         phase_backend    /**< The graph is taken by the backend.  Machine specific nodes may be present. */
275 } irg_phase_state;
276
277 /** Returns the phase_state of an IR graph. */
278 FIRM_API irg_phase_state get_irg_phase_state(const ir_graph *irg);
279
280 /** Sets the phase state of an IR graph. */
281 FIRM_API void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
282
283 /** state: op_pin_state_pinned
284    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
285    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
286    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
287    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
288    the node.
289    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
290 FIRM_API op_pin_state get_irg_pinned(const ir_graph *irg);
291
292 /** state: callee_information_state
293  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
294  *  computed by an analysis.
295  *
296  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
297  *  information must be computed for the whole program, or not?
298  */
299 typedef enum {
300         irg_callee_info_none,
301         irg_callee_info_consistent,
302         irg_callee_info_inconsistent
303 } irg_callee_info_state;
304
305 /** Returns the callee_info_state of an IR graph. */
306 FIRM_API irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
307
308 /** Sets the callee_info_state of an IR graph. */
309 FIRM_API void set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
310
311 /** property:
312  *  Tells how to handle an ir graph in inlining.
313  */
314 typedef enum {
315         irg_inline_any,            /**< No restriction on inlining. Default. */
316         irg_inline_forbidden,      /**< The graph must not be inlined. */
317         irg_inline_recomended,     /**< The graph should be inlined. */
318         irg_inline_forced,         /**< The graph must be inlined. */
319         irg_inline_forced_no_body  /**< The graph must be inlined. No body is allowed
320                                         to be emitted. */
321 } irg_inline_property;
322
323 /** Returns the inline property of a graph. */
324 FIRM_API irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
325 /** Sets the inline property of a graph. */
326 FIRM_API void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
327
328 /**
329  * Returns the mask of the additional graph properties.
330  * The properties are automatically inherited from the method type
331  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
332  * set_irg_additional_properties().
333  *
334  * @return a bitset of mtp_additional_properties values
335  */
336 FIRM_API mtp_additional_properties get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
337
338 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
339 FIRM_API void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
340                                             mtp_additional_properties property_mask);
341
342 /** Sets one additional graph property. */
343 FIRM_API void add_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
344                                             mtp_additional_properties flag);
345
346 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
347 FIRM_API void set_irg_link(ir_graph *irg, void *thing);
348 /** Return void* field previously set by set_irg_link() */
349 FIRM_API void *get_irg_link(const ir_graph *irg);
350
351 /** Increments node visited counter by one.
352  *  @see @ref visited_counters, irn_visited(), mark_irn_visited() */
353 FIRM_API void inc_irg_visited(ir_graph *irg);
354 /** Returns node visited counter.
355  * @see @ref visited_counters */
356 FIRM_API ir_visited_t get_irg_visited(const ir_graph *irg);
357 /** Sets node visited counter.
358  * @see @ref visited_counters */
359 FIRM_API void set_irg_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
360 /** Returns interprocedural node visited counter.
361  * @see @ref visited_counters */
362 FIRM_API ir_visited_t get_max_irg_visited(void);
363 /** Sets interprocedural node visited counter.
364  * @see @ref visited_counters */
365 FIRM_API void set_max_irg_visited(int val);
366 /** Increment interprocedural node visited counter by one.
367  * @see @ref visited_counters */
368 FIRM_API ir_visited_t inc_max_irg_visited(void);
369
370 /** Increments block visited counter by one.
371  *  @see @ref visited_counters, Block_block_visited(), mark_Block_block_visited() */
372 FIRM_API void inc_irg_block_visited(ir_graph *irg);
373 /** Returns block visited counter.
374  * @see @ref visited_counters */
375 FIRM_API ir_visited_t get_irg_block_visited(const ir_graph *irg);
376 /** Sets block visited counter.
377  * @see @ref visited_counters */
378 FIRM_API void set_irg_block_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
379
380 /**
381  * Debug helpers: You can indicate whether you are currently using visited or
382  * block_visited flags. If NDEBUG is not defined, then the compiler will abort
383  * if 2 parties try to use the flags.
384  */
385 typedef enum ir_resources_t {
386         IR_RESOURCE_NONE          = 0,       /**< no resource */
387         IR_RESOURCE_BLOCK_VISITED = 1 << 0,  /**< Block visited flags are used. */
388         IR_RESOURCE_BLOCK_MARK    = 1 << 1,  /**< Block mark bits are used. */
389         IR_RESOURCE_IRN_VISITED   = 1 << 2,  /**< IR-node visited flags are used. */
390         IR_RESOURCE_IRN_LINK      = 1 << 3,  /**< IR-node link fields are used. */
391         IR_RESOURCE_LOOP_LINK     = 1 << 4,  /**< IR-loop link fields are used. */
392         IR_RESOURCE_PHI_LIST      = 1 << 5   /**< Block Phi lists are used. */
393 } ir_resources_t;
394 ENUM_BITSET(ir_resources_t)
395
396 #ifndef NDEBUG
397 /**
398  * Reserves resources of a graph.
399  *
400  * This is a debug tool: All code should properly allocate the resources it uses
401  * so if two interlocked algorithms use the same resources that bug will get
402  * detected.
403  */
404 FIRM_API void ir_reserve_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
405 /** Frees previously reserved resources. */
406 FIRM_API void ir_free_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
407 /** Returns currently reserved resources. */
408 FIRM_API ir_resources_t ir_resources_reserved(const ir_graph *irg);
409 #else
410 #define ir_reserve_resources(irg,resources)  (void)0
411 #define ir_free_resources(irg,resources)     (void)0
412 #define ir_resources_reserved(irg)           0
413 #endif
414
415 /**
416  * graph state. This is used for 2 things:
417  * - stating properties about a graph
418  * - disallow certain transformations for the graph (typically highlevel
419  *   constructs are disallowed after lowering them)
420  */
421 typedef enum {
422         /**
423          * Should not construct more nodes which irarch potentially breaks down
424          */
425         IR_GRAPH_STATE_ARCH_DEP                  = 1U << 0,
426         /**
427          * mode_b nodes have been lowered so you should not create any new nodes
428          * with mode_b (except for Cmp)
429          */
430         IR_GRAPH_STATE_MODEB_LOWERED             = 1U << 1,
431         /**
432          * There are normalisations where there is no "best" representative.
433          * In this case we first normalise into 1 direction (!NORMALISATION2) and
434          * later in the other (NORMALISATION2).
435          */
436         IR_GRAPH_STATE_NORMALISATION2            = 1U << 2,
437         /**
438          * Defines the semantic of Load(Sel(x)), if x has a bit offset (Bitfields!).
439          * Normally, the frontend is responsible for bitfield masking operations.
440          * Sets IMPLICIT_BITFIELD_MASKING, if the lowering phase must insert masking
441          * operations.
442          */
443         IR_GRAPH_STATE_IMPLICIT_BITFIELD_MASKING = 1U << 3,
444         /**
445          * Allows localopts to remove edges to unreachable code.
446          * Warning: It is only safe to enable this when you are sure that you
447          * apply all localopts to the fixpunkt. (=in optimize_graph_df)
448          */
449         IR_GRAPH_STATE_OPTIMIZE_UNREACHABLE_CODE = 1U << 4,
450         /** graph contains no critical edges */
451         IR_GRAPH_STATE_NO_CRITICAL_EDGES         = 1U << 5,
452         /** graph contains no Bad nodes */
453         IR_GRAPH_STATE_NO_BADS                   = 1U << 6,
454         /**
455          * there exists no (obviously) unreachable code in the graph.
456          * Unreachable in this context is code that you can't reach by following
457          * execution flow from the start block.
458          */
459         IR_GRAPH_STATE_NO_UNREACHABLE_CODE       = 1U << 7,
460         /** graph contains at most one return */
461         IR_GRAPH_STATE_ONE_RETURN                = 1U << 8,
462         /** dominance information about the graph is valid */
463         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_DOMINANCE      = 1U << 9,
464         /** postdominance information about the graph is valid */
465         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_POSTDOMINANCE  = 1U << 10,
466         /**
467          * out edges (=iredges) are enable and there is no dead code that can be
468          * reached by following them
469          */
470         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUT_EDGES      = 1U << 11,
471         /** outs (irouts) are computed and up to date */
472         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUTS           = 1U << 12,
473         /** loopinfo is computed and up to date */
474         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_LOOPINFO       = 1U << 13,
475         /** entity usage information is computed and up to date */
476         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_ENTITY_USAGE   = 1U << 14,
477         /** extended basic blocks have been formed and are up to date */
478         IR_GRAPH_STATE_VALID_EXTENDED_BLOCKS     = 1U << 15,
479         /** graph contains as many returns as possible */
480         IR_GRAPH_STATE_MANY_RETURNS              = 1U << 16,
481 } ir_graph_state_t;
482 ENUM_BITSET(ir_graph_state_t)
483
484 /** Sets some state flags on the graph (this does not clear the other flags) */
485 FIRM_API void set_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
486 /** Clears some state flags of the graph */
487 FIRM_API void clear_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
488 /** Queries whether a set of graph state flags are activated */
489 FIRM_API int is_irg_state(const ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
490
491 /** Sets a description for local value n. */
492 FIRM_API void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
493
494 /** Returns the description for local value n. */
495 FIRM_API void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
496
497 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
498  * after every irg_walk_graph().
499  */
500 FIRM_API unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
501
502 /** Returns the last irn index for this graph. */
503 FIRM_API unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
504
505 /** Returns the floating point model of this graph. */
506 FIRM_API unsigned get_irg_fp_model(const ir_graph *irg);
507
508 /** Sets a floating point model for this graph. */
509 FIRM_API void set_irg_fp_model(ir_graph *irg, unsigned model);
510
511 /**
512  * Accesses custom graph data.
513  * The data must have been registered with
514  * register_additional_graph_data() before.
515  * @param graph The graph to get the data from.
516  * @param type The type of the data you registered.
517  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
518  * @return A pointer of type @p type.
519  */
520 #define get_irg_data(graph,type,off) \
521         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
522
523 /**
524  * Returns the pointer to the node some custom data belongs to.
525  * @param data The pointer to the custom data.
526  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
527  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
528  */
529 #define get_irg_data_base(data,off) \
530         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
531
532 /**
533  * Requests additional data to be allocated with an ir graph.
534  * @param size The size of the additional data required.
535  * @return A positive number, if the operation was successful, which
536  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
537  * registration failed.
538  */
539 FIRM_API size_t register_additional_graph_data(size_t size);
540
541 /** @} */
542
543 #include "end.h"
544
545 #endif